KR102135276B1 - 동력 보조 제어 장치 및 동력 보조 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 동력 보조 제어 장치 및 동력 보조 제어 방법에 관한 것이다. 본 개시에 따른 동력 보조 제어 장치는 제1 회전 속도로 구동하는 메인 모터와, 제2 회전 속도로 구동하는 서브 모터 및 스티어링 휠의 조향 정보를 입력받아 출력축의 목표 회전 속도값을 계산하고, 출력축이 목표 회전 속도로 회전되도록 메인 모터 및 서브 모터를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

동력 보조 제어 장치 및 동력 보조 제어 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING POWER ASSIST AND METHOD THEREOF}
본 개시는 동력 보조 제어 장치 및 동력 보조 제어 방법에 관한 것이다.
자동차의 조향 장치는 자동차의 진행 방향을 운전자의 의지대로 변경할 수 있도록 하기 위한 장치로서 앞바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 운행할 수 있도록 보조하는 장치이다.
동력 보조 조향 장치(Power Steering Apparatus)는 운전자가 조향 휠(Steering Wheel)을 조작할 경우에 조향 보조 동력을 제공해 주는 장치를 이용하여 운전자의 조향 휠 조작력을 보조하여 줌으로써 보다 작은 힘으로 용이하게 자동차의 진행 방향을 변경할 수 있도록 하는 장치이다.
이와 같은 동력 보조 조향 장치는 유압식 동력 보조 조향 장치(HPS: Hydraulic Power Steering Apparatus)와 전자식 동력 보조 조향 장치(EPS: Electric Power Steering Apparatus)로 크게 구분된다.
여기서, 전자식 동력 보조 조향 장치는 유압 펌프와 작동 실린더 대신에 랙 바 또는 컬럼에 조향 모터 및 전자 제어 유닛(ECU: Electronic Control Unit)를 포함하고 있어 조향 모터의 구동에 의해 조향 보조 동력이 공급되는 장치이다.
전술한 전자식 동력 보조 조향 장치는 소형 차량부터 대형 차량까지 두루 적용될 수 있는데, 이때 차량의 크기가 커질수록 그 차량을 조향하는데 필요한 조향 모터의 크기나 용량도 함께 커져야만 한다.
그런데, 대형 차량에 포함되는 대용량의 조향 모터의 관성은 매우 크기 때문에, 전자 제어 유닛이 이러한 조향 모터를 빠르고 쉽게 제어하기 어렵다는 문제점이 있다.
이러한 배경에서, 본 개시는 비교적 작은 관성을 가진 서브 모터를 이용하여 큰 관성을 가진 메인 모터를 보조함으로써 모터 제어를 용이하게 수행할 수 있는 동력 보조 제어 장치 및 동력 보조 제어 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 개시는 비정상적 동작에 의해 메인 모터의 출력이 감소되더라도 서브 모터의 출력으로 보충하여 전체적인 출력을 보조할 수 있는 동력 보조 제어 장치 및 동력 보조 제어 방법을 제공하고자 한다.
전술한 과제를 해결하기 위하여, 일 측면에서, 본 개시는 제1 회전 속도로 구동하는 메인 모터와, 제2 회전 속도로 구동하는 서브 모터 및 스티어링 휠의 조향 정보를 입력받아 출력축의 목표 회전 속도값을 계산하고, 출력축이 목표 회전 속도로 회전되도록 메인 모터 및 서브 모터를 제어하는 컨트롤러를 포함하되, 컨트롤러는, 목표 회전 속도값보다 작은 제1 회전 속도값을 계산하고, 제1 회전 속도값을 지시하는 제1 제어 신호를 메인 모터에 출력하고, 목표 회전 속도값 이상인 제2 회전 속도값을 계산하고, 제2 회전 속도값을 지시하는 제2 제어 신호를 서브 모터에 출력하는 것을 특징으로 하는 동력 보조 제어 장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 개시는 스티어링 휠의 조향 정보를 입력받아 출력축의 목표 회전 속도값을 계산하는 단계와, 목표 회전 속도값보다 작은 제1 회전 속도값을 계산하고, 제1 회전 속도값을 지시하는 제1 제어 신호를 메인 모터에 출력하는 단계 및 목표 회전 속도값 이상인 제2 회전 속도값을 계산하고, 제2 회전 속도값을 지시하는 제2 제어 신호를 서브 모터에 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 보조 제어 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 개시에 의하면, 본 개시는 비교적 작은 관성을 가진 서브 모터를 이용하여 큰 관성을 가진 메인 모터를 보조함으로써 모터 제어를 용이하게 수행할 수 있는 동력 보조 제어 장치 및 동력 보조 제어 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 비정상적 동작에 의해 메인 모터의 출력이 감소되더라도 서브 모터의 출력으로 보충하여 전체적인 출력을 보조할 수 있는 동력 보조 제어 장치 및 동력 보조 제어 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시에 따른 동력 보조 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시에 따라 컨트롤러의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 개시에 따라 컨트롤러의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 개시에 따라 스티어링 휠의 조향 정보에 따른 회전 속도를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 개시에 따른 동력 보조 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 개시에 따른 동력 보조 제어 장치(100)를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 개시에 따른 동력 보조 제어 장치(100)는 운전자의 스티어링 휠 조작에 따라 차량의 조향을 보조하는 장치를 의미할 수 있다.
구체적으로, 동력 보조 제어 장치(100)는 운전자의 스티어링 휠 조작에 따라 발생된 입력 정보를 받아 적절한 제어값을 계산하고, 제어값에 따라 조향 모터를 제어할 수 있다. 조향 모터의 구동으로 인하여 발생된 출력은 회전력에 해당하고 이러한 출력이 벨트(200)를 통해 랙 바(300)에 전달되며, 회전 운동이 랙 바(300)의 직선 운동으로 변환됨으로써 랙 바(300)에 결합된 바퀴(미도시)가 조타될 수 있다.
전술한 동작을 구현하기 위하여 동력 보조 제어 장치(100)는 메인 모터(110)와, 서브 모터(120)와, 컨트롤러(130)와, 제1 감속기(140)와, 제2 감속기(150) 및 출력축(160) 등을 포함할 수 있다.
메인 모터(110)는 조향 모터에 포함되는 모터이고, 랙 바(300)에 전달되는 최종 출력을 발생시키는데 주로 기여하는 모터일 수 있다.
이러한 메인 모터(110)는 컨트롤러(130)의 제1 제어 신호를 입력받아 제1 제어 신호에 의해 지시되는 제1 회전 속도로 구동할 수 있다.
여기서, 제1 회전 속도는 각속도로 표현될 수 있고, RPM(Revolution Per Minute)으로 표현될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
메인 모터(110)의 용량은 트럭과 같은 차량의 조향을 수행할 수 있을 정도로 매우 큰 것이 바람직하다. 바람직하게는 메인 모터(110)의 용량은 후술하는 서브 모터(120)의 용량보다 큰 것일 수 있다.
한편, 메인 모터(110)가 구동하여 발생된 출력은 제1 감속기(140)를 통해 출력축(160)에 전달될 수 있다.
서브 모터(120)는 조향 모터에 포함되는 모터이고, 랙 바(300)에 전달되는 최종 출력을 발생시키는데 보조적으로 기여하는 모터일 수 있다. 이렇나 서브 모터(120)는 BLAC (Brushless AC)일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
서브 모터(120)는 컨트롤러(130)의 제2 제어 신호를 입력받아 제2 제어 신호에 의해 지시되는 제2 회전 속도로 구동할 수 있다.
여기서, 제2 회전 속도는 제1 회전 속도와 동일하게 각속도, RPM 등으로 표현될 수 있다. 한편, 제2 회전 속도는 바람직하게는 제1 회전 속도보다 빠를 수 있다.
한편, 서브 모터(120)가 구동하여 발생된 출력은 제1 감속기(140) 및 제2 감속기(150)를 통해 출력축(160)에 전달될 수 있다.
컨트롤러(130)는 스티어링 휠의 조향 정보를 입력받아 출력축(160)의 목표 회전 속도값을 계산하고, 출력축(160)이 목표 회전 속도로 회전되도록 메인 모터(110) 및 서브 모터(120)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 컨트롤러(130)는 센서에 의해 감지된 스티어링 휠의 조향 정보를 입력받고, 출력축(160)의 목표 회전 속도값을 계산하며, 메인 모터(110)에 제1 제어 신호를 출력하고, 서브 모터(120)에 제2 제어 신호를 출력할 수 있다.
이때, 제1 제어 신호를 입력받은 메인 모터(110)는 출력축(160)이 목표 회전 속도로 회전하는데 주로 기여하도록 제1 출력을 전달하고, 제2 제어 신호를 입력받은 서브 모터(120)는 출력축(160)이 목표 회전 속도로 회전하는데 보조적으로 기여하도록 제2 출력을 전달할 수 있다. 여기서, 제1 출력은 제2 출력보다 클 수 있다.
여기서, 스티어링 휠의 조향 정보는 예를 들어, 스티어링 휠이 회전함으로써 발생되는 조향각에 대한 정보를 의미한다. 이러한 스티어링 휠의 조향 정보는 도시하지 않았지만 조향각 센서에 의해 감지될 수 있다.
여기서, 목표 회전 속도는 랙 바(300)의 직선 운동이 구현되기 위한 회전 속도를 의미할 수 있다.
여기서, 제1 제어 신호와 제2 제어 신호를 포함하는 제어 신호는 어시스트 전류(Assist Current)를 의미할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예로, 컨트롤러(130)는 목표 회전 속도값보다 작은 제1 회전 속도값을 계산하고, 제1 회전 속도값을 지시하는 제1 제어 신호를 메인 모터(110)에 출력할 수 있다.
이때, 컨트롤러(130)는 메인 모터(110)에 결합된 제1 감속기(140)의 제1 기어비에 기초하여 제1 회전 속도값을 계산할 수 있다.
제1 감속기(140)는 메인 모터(110)의 제1 회전 속도 또는 서브 모터(120)의 제2 회전 속도를 감속하거나 증가시킬 수 있다. 이러한 제1 감속기(140)는 예를 들어, 유성 기어일 수 있다.
유성 기어는 선 기어(Sun gear), 플래닛 기어(Planet gear), 캐리어(Carrier) 및 링 기어(Ring gear) 등을 포함할 수 있다. 선 기어, 플래닛 기어 및 링 기어 각각의 기어 모양은 백래쉬(Backlash)를 방지하기 위해 헬릭스 각도(Helix angle)일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 기어비는 제1 감속기(140)에 포함된 기어의 비율을 의미할 수 있으며, 제1 감속기(140)가 유성 기어인 경우, 제1 기어비는 유성 기어의 기어비일 수 있다. 즉, 유성 기어의 제1 기어비(i1)는 아래와 같은 [수식 1]에 의해 결정될 수 있다.
Figure 112019012025958-pat00001
이때, zis는 입력 선 기어의 기어 수이고, zip는 입력 플래닛 기어의 기어 수이고, zos는 출력 선 기어의 기어 수이고, zop는 출력 플래닛 기어의 기어 수이다.
한편, 일 실시예로, 컨트롤러(130)는 목표 회전 속도값 이상인 제2 회전 속도값을 계산하고, 제2 회전 속도값을 지시하는 제2 제어 신호를 서브 모터(120)에 출력할 수 있다.
이때, 컨트롤러(130)는 메인 모터(110)에 결합된 제1 감속기(140)의 제1 기어비와, 서브 모터(120), 제1 감속기(140) 및 출력축(160)에 결합된 제2 감속기(150)의 제2 기어비에 기초하여 제2 회전 속도값을 계산할 수 있다.
제1 감속기(140) 및 제1 기어비는 전술한 바와 동일하고, 제2 감속기(150)는 서브 모터(120)의 제2 회전 속도를 감속하거나 증가시킬 수 있다.
예를 들면, 제1 감속기(140)는 유성 기어고, 제2 감속기(150)는 웜 기어와 웜 휠 기어를 포함하는 감속기이다. 이때 웜 기어와 웜 휠 기어 각각의 재질은 소음을 방지하기 위해 플라스틱일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 기어비는 제2 감속기(150)에 포함된 기어의 비율을 의미할 수 있으며, 제1 감속기(140)가 유성 기어고, 제2 감속기(150)가 웜 기어와 웜 휠 기어를 포함하는 감속기인 경우, 제1 기어비는 유성 기어의 기어비이고, 제2 기어비는 서브 모터(120)의 일측에 축방향으로 결합된 웜 기어와 웜 기어에 맞물려 결합된 웜 휠 기어 간의 기어비일 수 있다. 즉, 유성 기어의 제2 기어비(i2)는 아래와 같은 [수식 2]에 의해 결정될 수 있다.
[수식 2]
Figure 112019012025958-pat00002
이때, zworm은 웜 기어의 기어 수이고, zwormwheel은 웜 휠 기어의 기어 수이다.
한편, 제1 감속기(140)가 유성 기어고, 제2 감속기(150)가 웜 기어 및 웜 휠 기어를 포함하는 감속기인 경우, 컨트롤러(130)는 아래와 같은 [수식 3]을 이용하여 출력축(160)의 목표 회전 속도값(ωos)을 계산할 수 있다.
[수식 3]
Figure 112019012025958-pat00003
이때, ωmm은 메인 모터(110)의 제1 회전 속도이고, ωsm은 서브 모터(120)의 제2 회전 속도이고, i1은 제1 감속기(140)의 제1 기어비이며, i2는 제2 감속기(150)의 제2 기어비이다.
출력축(160)은 메인 모터(110)의 제1 출력과 서브 모터(120)의 제2 출력을 벨트(200)를 통해 랙 바(300)에 전달할 수 있다. 구체적으로 출력축(160)은 목표 회전 속도로 회전되고, 출력축(160) 에 결합된 벨트(200)가 함께 회전되며 랙 바(300)에 포함된 너트 풀리(Nut Pulley)가 회전함으로써 랙 바(300)가 직선 운동할 수 있게 된다. 도시하지 않았지만, 이러한 동작을 구현하기 위해 출력축(160)은 모터 풀리(Motor Pulley)를 포함할 수 있다.
도시하지 않았지만, 본 개시는 스티어링 휠의 조향각을 감지하는 조향각 센서, 차속 센서, 운전자에게 반력감을 주기 위하여 구동하는 반력 모터, 반력 모터의 토크를 감지하는 토크 센서, 요레이트 센서, 메인 모터(110) 및 서브 모터(120) 각각의 위치를 감지하는 위치 센서, 액츄에이터 등 차량을 조향하는데 필요한 장치를 포함할 수 있다.
전술한 바에 의하면, 본 개시에 따른 동력 보조 제어 장치(100)는 고용량의 메인 모터(110)를 관성이 비교적 작은 서브 모터(120)를 이용하여 보조함으로써 모터 제어를 용이하게 수행할 수 있는 효과를 제공한다.
도 2는 본 개시에 따라 컨트롤러(130)의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 개시에 따라 컨트롤러(130)의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 개시에 따른 동력 보조 제어 장치(100)에 포함된 컨트롤러(130)는 메인 모터(110)에 제1 제어 신호를 출력하는 두 개 이상의 전자 제어 유닛(ECU: Electronic Controller Unit)과 서브 모터(120)에 제2 제어 신호를 출력하는 한 개 이상의 전자 제어 유닛을 포함할 수 있다. 이 경우, 각각의 전자 제어 유닛이 메인 모터(110)와 서브 모터(120)에 제어 신호를 출력할 수 있다.
본 명세서에서는 설명의 편의상 메인 모터(110)와 전기적으로 연결된 두 개의 전자 제어 유닛과 서브 모터(120)와 전기적을 연결된 하나의 전자 제어 유닛을 이용하여 실시예를 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
다시 도 2를 참조하여 설명하면, 컨트롤러(130)는 제1 제어 신호가 분할된 복수의 분할 제어 신호를 각각 생성하여 메인 모터(110)에 각각 출력하는 복수의 전자 제어 유닛을 포함할 수 있다.
예를 들면, 컨트롤러(130)는 제1 분할 제어 신호를 생성하여 메인 모터(110)에 출력하는 제1 전자 제어 유닛(131)과, 제2 분할 제어 신호를 생성하여 메인 모터(110)에 출력하는 제2 전자 제어 유닛(132)을 포함한다.
여기서, 분할 제어 신호는 바람직하게는 제어 신호가 균등하게 나누어진 신호일 수 있다. 도 2를 참조하여 예를 들면, 제1 분할 제어 신호와 제2 분할 제어 신호 각각은 제1 제어 신호가 50%씩 균등하게 나누어진 제어 신호이다. 즉, 제1 제어 신호는 제1 분할 제어 신호와 제1 분할 제어 신호의 합이다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 비율이 조정될 수도 있다.
이 경우, 메인 모터(110)는 복수의 전자 제어 유닛으로부터 각각 입력받은 복수의 분할 제어 신호를 종합하여 제1 회전 속도로 구동할 수 있다.
예를 들어, 메인 모터(110)는 제1 전자 제어 유닛(131)으로부터 입력받은 제1 분할 제어 신호와 제2 전자 제어 유닛(132)으로부터 입력받은 제2 분할 제어 신호를 입력받고, 제1 분할 제어 신호와 제1 분할 제어 신호가 합쳐진 제1 제어 신호에 기초하여 제1 회전 속도로 구동한다. 이 경우, 메인 모터(110)의 제1 출력은 제1 감속기(140)를 통하여 출력축(160)에 전달된다.
컨트롤러(130)는 서브 모터(120)에 제2 제어 신호를 출력하는 제3 전자 제어 유닛(133)을 포함할 수 있다. 서브 모터(120)의 제2 출력은 제1 감속기(140) 및 제2 감속기(150)를 통하여 출력축(160)에 전달된다.
한편, 컨트롤러(130)는 메인 모터(110)와 전기적으로 연결된 두 개의 전자 제어 유닛을 이용하여 리던던트(Redundant) 동작을 수행할 수 있다.
도 3을 참조하면, 컨트롤러(130)는 복수의 전자 제어 유닛 중에서 비정상 상태인 전자 제어 유닛이 존재하는 경우, 정상 상태인 나머지 전자 제어 유닛을 이용하여 메인 모터(110)를 제어할 수 있다.
예를 들면, 제1 전자 제어 유닛(131)의 상태가 비정상일 때, 컨트롤러(130)는 정상일 때의 제1 제어 신호로 원상 복구할 수 없다고 판단하면, 제1 제어 신호의 크기에 절반에 해당되는 제2 분할 제어 신호를 계속 유지하여 메인 모터(110)에 출력한다. 이 경우, 메인 모터(110)에서는 제1 출력의 절반에 해당하는 출력을 발생시키며, 감소된 제1 출력은 출력축(160)에 전달된다.
여기서, 분할 제어 신호가 메인 모터(110)에 전달되지 못하는 경우는 도 3에 도시한 바와 같이 제1 전자 제어 유닛(131)의 상태가 비정상인 경우가 있지만, 제2 전자 제어 유닛(132)의 상태가 비정상인 경우도 있으며, 메인 모터(110)의 권선(windidng)이나 연결 상태, 회로 등의 불량과 같이 다양하게 존재할 수 있다.
한편, 서브 모터(120)와 전기적으로 연결된 전자 제어 유닛(예를 들어, 제3 전자 제어 유닛(133))은 메인 모터(110)와 전기적으로 연결된 전자 제어 유닛들(예들 들어, 제1 전자 제어 유닛(131)과 제2 전자 제어 유닛(132))과 독립적으로 동작할 수 있다. 따라서, 메인 모터(110)에서 발생된 감소된 제1 출력과 서브 모터(120)의 제2 출력은 출력축(160)에 전달될 수 있다.
전술한 바에 따르면, 본 개시에 따른 컨트롤러(130)는 비정상적 동작에 의해 메인 모터(110)의 출력이 감소되더라도 서브 모터(120)의 출력으로 보충하여 전체적인 출력을 보조할 수 있는 효과를 제공한다.
도 4는 본 개시에 따라 스티어링 휠의 조향 정보에 따른 회전 속도를 나타낸 그래프이다.
도 4를 참조하면, 본 개시에 따른 동력 보조 장치(100)는 스티어링 휠의 회전 방향 및 조향각에 따라 차량의 조향을 보조하는데 필요한 목표 회전 속도를 계산하고, 출력축(160)이 목표 회전 속도로 회전하도록 메인 모터(110) 및 서브 모터(120) 각각의 회전 속도를 제어할 수 있다.
A 구간은 스티어링 휠의 제1 회전 방향인 경우에 따른 메인 모터(110), 서므 모터 및 출력축(160)의 회전 속도값을 나타낸 구간이고, B 구간은 스티어링 휠의 제2 회전 방향인 경우에 따른 메인 모터(110), 서므 모터 및 출력축(160)의 회전 속도값을 나타낸 구간이다.
예를 들면, A 구간은 스티어링 휠의 회전 방향이 시계 방향인 경우에 따른 회전 속도값을 나타낸 구간이고, B 구간은 스티어링 휠의 회전 방향이 반시계 방향인 경우에 따른 회전 속도값을 나타낸 구간이다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고 반대로 적용될 수 있다.
A 구간에서의 차량의 조향을 설명하면, 0에서 t1 구간은 제1 목표 회전 속도값에 도달하도록 회전 속도가 증가하는 구간을 의미한다. 이때, 메인 모터(110)의 제1 회전 속도값은 제1 목표 회전 속도값보다 작으므로, 제1 회전 속도값의 증가량은 동일 구간에서의 제1 목표 회전 속도값의 증가량보다 작다. 그리고, 서브 모터(120)의 제2 회전 속도값은 제1 목표 회전 속도값 이상이므로, 제2 회전 속도값의 증가량은 동일 구간에서의 제1 목표 회전 속도값의 증가량보다 크다.
t1에서 t2 구간은 계산된 제1 목표 회전 속도값에 따라 차량이 제1 회전 방향으로 조향하도록 회전 속도가 유지되는 구간을 의미한다.
t2에서 t3 구간은 제1 회전 방향으로 조향하는 차량이 제2 회전 방향으로 조향하기 위해 새롭게 계산된 제1 목표 회전 속도값에 도달하도록 회전 속도가 감소되기 시작하는 구간을 의미한다. 여기서도 제1 회전 속도값의 감소량은 제1 목표 회전 속도값의 감소량보다 작고, 제2 회전 속도값의 감소량은 제1 목표 회전 속도값의 감소량보다 크다.
B 구간에서의 차량의 조향을 설명하면, t3에서 t4 구간은 A 구간에서의 목표 회전 속도값과 다른 목표 회전 목표 회전 속도값에 도달하도록 회전 속도가 증가하는 구간을 의미한다. 이때, 제1 회전 속도값의 증가량은 동일 구간에서의 목표 회전 속도값의 증가량보다 작고, 제2 회전 속도값의 증가량은 동일 구간에서의 목표 회전 속도값의 증가량보다 크다.
t4에서 t5 구간은 계산된 목표 회전 속도값에 따라 차량이 제2 회전 방향으로 조향하도록 회전 속도가 유지되는 구간을 의미한다.
t5에서 t6 구간은 제2 회전 방향으로 조향하는 차량이 제1 회전 방향으로 조향하기 위해 다시 새롭게 계산된 목표 회전 속도값에 도달하도록 회전 속도가 감소되기 시작하는 구간을 의미한다. 제1 회전 속도값의 감소량은 제1 목표 회전 속도값의 감소량보다 작고, 제2 회전 속도값의 감소량은 제1 목표 회전 속도값의 감소량보다 크다.
전술한 바에 의하면, 본 개시는 매우 큰 용량을 가진 메인 모터(110)의 회전 속도를 감소시키고 메인 모터(110)의 용량보다 작은 용량을 가진 서브 모터(120)의 회전 속도를 증가시킴으로써 차량의 조향 제어를 용이하게 수행할 수 있는 효과를 제공한다.
도 5는 본 개시에 따른 동력 보조 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 단계 S510에서는 스티어링 휠의 조향 정보를 입력받아 출력축(160)의 목표 회전 속도값을 계산할 수 있다.
예를 들면, 컨트롤러(130)가 제1 감속기(140)의 제1 기어비, 제2 감속기(150)의 제2 기어비, 메인 모터(110)의 제1 회전 속도 및 서브 모터(120)의 제2 회전 속도를 전술한 수식 3에 대입하여 출력축(160)의 목표 회전 속도 값을 계산한다.
단계 S520에서는 목표 회전 속도값보다 작은 제1 회전 속도값을 계산하고, 제1 회전 속도값을 지시하는 제1 제어 신호를 메인 모터(110)에 출력할 수 있다.
여기서, 제1 제어 신호를 메인 모터(110)에 출력하는 단계(S520)는 메인 모터(110)에 결합된 제1 감속기(140)의 제1 기어비에 기초하여 제1 회전 속도값을 계산할 수 있다.
예를 들면, 컨트롤러(130)에 포함된 제1 전자 제어 유닛(131)과 제2 전자 제어 유닛(132)이 유성 기어의 제1 기어비에 기초하여 제1 회전 속도값을 계산하고, 제1 제어 신호를 메인 모터(110)에 출력한다.
단계 S530에서는 및 목표 회전 속도값 이상인 제2 회전 속도값을 계산하고, 제2 회전 속도값을 지시하는 제2 제어 신호를 서브 모터(120)에 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 제2 제어 신호를 서브 모터(120)에 출력하는 단계(S530)는 메인 모터(110)에 결합된 제1 감속기(140)의 제1 기어비와, 서브 모터(120), 제1 감속기(140) 및 출력축(160)에 결합된 제2 감속기(150)의 제2 기어비에 기초하여 제2 회전 속도값을 계산할 수 있다.
예를 들면, 컨트롤러(130)에 포함된 제3 전자 제어 유닛(133)이 유성 기어의 제1 기어비와, 웜 기어 및 웜 휠 기어를 포함하는 감속기의 제2 기어비에 기초하여 제2 회전 속도값을 계산하고, 제2 제어 신호를 서브 모터(120)에 출력한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 개시에 의하면, 본 개시는 비교적 작은 관성을 가진 서브 모터(120)를 이용하여 큰 관성을 가진 메인 모터(110)를 보조함으로써 모터 제어를 용이하게 수행할 수 있는 동력 보조 제어 장치 및 동력 보조 제어 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 비정상적 동작에 의해 메인 모터(110)의 출력이 감소되더라도 서브 모터(120)의 출력으로 보충하여 전체적인 출력을 보조할 수 있는 동력 보조 제어 장치 및 동력 보조 제어 방법을 제공할 수 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 개시에 개시된 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 개시의 과제 해결 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 동력 보조 제어 장치 110: 메인 모터
120: 서브 모터 130: 컨트롤러
131: 제1 전자 제어 유닛 132: 제2 전자 제어 유닛
133: 제3 전자 제어 유닛 140: 제1 감속기
150: 제2 감속기 160: 출력축
200: 벨트 300: 랙 바

Claims (12)

  1. 제1 회전 속도로 구동하는 메인 모터;
    제2 회전 속도로 구동하는 서브 모터; 및
    스티어링 휠의 조향 정보를 입력받아 출력축의 목표 회전 속도값을 계산하고, 상기 출력축이 상기 목표 회전 속도로 회전되도록 상기 메인 모터 및 상기 서브 모터를 제어하는 컨트롤러를 포함하되,
    상기 컨트롤러는,
    상기 목표 회전 속도값보다 작은 제1 회전 속도값을 계산하고, 상기 제1 회전 속도값을 지시하는 제1 제어 신호를 상기 메인 모터에 출력하고,
    상기 목표 회전 속도값 이상인 제2 회전 속도값을 계산하고, 상기 제2 회전 속도값을 지시하는 제2 제어 신호를 상기 서브 모터에 출력하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 메인 모터에 결합된 제1 감속기의 제1 기어비에 기초하여 제1 회전 속도값을 계산하는 것을 특징으로 하는 동력 보조 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기어비는 유성 기어의 기어비인 것을 특징으로 하는 동력 보조 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 제1 제어 신호가 분할된 복수의 분할 제어 신호를 각각 생성하여 상기 메인 모터에 각각 출력하는 복수의 전자 제어 유닛을 포함하고,
    상기 메인 모터는,
    상기 복수의 전자 제어 유닛으로부터 각각 입력받은 상기 복수의 분할 제어 신호를 종합하여 상기 제1 회전 속도로 구동하는 것을 특징으로 하는 동력 보조 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 복수의 전자 제어 유닛 중에서 비정상 상태인 전자 제어 유닛이 존재하는 경우, 정상 상태인 나머지 전자 제어 유닛을 이용하여 상기 메인 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 동력 보조 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 메인 모터에 결합된 제1 감속기의 제1 기어비와, 상기 서브 모터, 상기 제1 감속기 및 상기 출력축에 결합된 제2 감속기의 제2 기어비에 기초하여 상기 제2 회전 속도값을 계산하는 것을 특징으로 하는 동력 보조 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 기어비는 유성 기어의 기어비이고,
    상기 제2 기어비는 상기 서브 모터의 일측에 축방향으로 결합된 웜 기어와 상기 웜 기어에 맞물려 결합된 웜 휠 기어 간의 기어비인 것을 특징으로 하는 동력 보조 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 메인 모터의 용량은 상기 서브 모터의 용량보다 큰 것을 특징으로 하는 동력 보조 제어 장치.
  9. 스티어링 휠의 조향 정보를 입력받아 출력축의 목표 회전 속도값을 계산하는 단계;
    상기 목표 회전 속도값보다 작은 제1 회전 속도값을 계산하고, 상기 제1 회전 속도값을 지시하는 제1 제어 신호를 메인 모터에 출력하는 단계; 및
    상기 목표 회전 속도값 이상인 제2 회전 속도값을 계산하고, 상기 제2 회전 속도값을 지시하는 제2 제어 신호를 서브 모터에 출력하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 제어 신호를 메인 모터에 출력하는 단계는,
    상기 메인 모터에 결합된 제1 감속기의 제1 기어비에 기초하여 제1 회전 속도값을 계산하는 것을 특징으로 하는 동력 보조 제어 방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 제어 신호를 서브 모터에 출력하는 단계는,
    상기 메인 모터에 결합된 제1 감속기의 제1 기어비와, 상기 서브 모터, 상기 제1 감속기 및 상기 출력축에 결합된 제2 감속기의 제2 기어비에 기초하여 상기 제2 회전 속도값을 계산하는 것을 특징으로 하는 동력 보조 제어 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 메인 모터의 용량은 상기 서브 모터의 용량보다 큰 것을 특징으로 하는 동력 보조 제어 방법.
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