KR102298976B1 - 동력 조향 시스템의 어시스트 토크 결정 방법 - Google Patents

동력 조향 시스템의 어시스트 토크 결정 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102298976B1
KR102298976B1 KR1020170114845A KR20170114845A KR102298976B1 KR 102298976 B1 KR102298976 B1 KR 102298976B1 KR 1020170114845 A KR1020170114845 A KR 1020170114845A KR 20170114845 A KR20170114845 A KR 20170114845A KR 102298976 B1 KR102298976 B1 KR 102298976B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steering
torque
driver
vehicle
assist
Prior art date
Application number
KR1020170114845A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190027995A (ko
Inventor
김찬중
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020170114845A priority Critical patent/KR102298976B1/ko
Priority to US15/822,122 priority patent/US10689024B2/en
Priority to CN201711229996.3A priority patent/CN109466629B/zh
Publication of KR20190027995A publication Critical patent/KR20190027995A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102298976B1 publication Critical patent/KR102298976B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/025—Active steering aids, e.g. helping the driver by actively influencing the steering system after environment evaluation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B62D5/0463—Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/008—Control of feed-back to the steering input member, e.g. simulating road feel in steer-by-wire applications
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/20—Steering systems
    • B60W2510/202—Steering torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00—Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/12—Lateral speed
    • B60W2520/125—Lateral acceleration

Abstract

본 발명은 동력 조향 시스템의 어시스트 토크 결정 방법에 관한 것으로서, 운전자의 조향 조작과 차량 반응 사이의 일치감 및 조향 조작 시의 피드백감을 개선할 수 있는 동력 조향 시스템의 어시스트 토크 결정 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 운전자 조타토크와 차량 횡가속도의 상관 관계를 나타내는 선도에서 정해진 차량 횡가속도 최저점에서의 접선 기울기가 되는 초기 기울기와, 운전자가 조향 휠을 통해 가하게 되는 조타토크의 최대값인 최대 운전자 조타토크를 설정하는 단계; 상기 설정된 초기 기울기와 최대 운전자 조타토크, 차량 고유값 정보로부터 조타 보조 시의 운전자 조타토크에 따른 어시스트 토크가 미리 정해진 수식에 의해 계산되는 단계; 상기 조타 보조 시의 운전자 조타토크별로 구해진 어시스트 토크 값을 이용하여 조타 보조 시의 운전자 조타토크에 따른 값으로 어시스트 토크 값을 설정한 토크 맵이 제공되는 단계; 및 상기 토크 맵이 제공된 제어기에서 토크센서에 의해 검출된 운전자 조타토크에 해당하는 어시스트 토크 값이 상기 토크 맵으로부터 결정되는 단계를 포함하는 동력 조향 시스템의 어시스트 토크 결정 방법이 개시된다.

Description

동력 조향 시스템의 어시스트 토크 결정 방법{Method for determining assist torque of power steering system}
본 발명은 동력 조향 시스템의 어시스트 토크 결정 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 운전자의 조향 조작과 차량 반응 사이의 일치감 및 조향 조작 시의 피드백감을 개선할 수 있는 동력 조향 시스템의 어시스트 토크 결정 방법에 관한 것이다.
알려진 바와 같이, 자동차의 조향 시에 운전자의 조타력을 저감하기 위한 동력 조향(Power Steering) 시스템으로는, 유압펌프에 의해 형성된 유압을 이용하여 운전자의 조타력을 보조(Assist)하는 유압식 조향(HPS:Hydraulic Power Steering) 시스템과, 전동모터의 출력 토크를 이용하여 운전자의 조타력을 보조하는 전동식 조향(MDPS:Motor Driven Power Steering System, 이하 'MDPS'라 함) 시스템이 알려져 있다.
이 중에서 MDPS 시스템은 운전자의 조향 휠 조작에 따른 조타 보조 기능을 수행함에 있어서 조타 보조를 위한 전동모터(조향 모터)의 출력 토크(즉 제어되는 어시스트 토크)가 차량의 주행 조건에 따라 제어될 수 있으므로 유압식 조향 시스템에 비해 더욱 향상된 조타 성능과 조타감을 제공한다.
이에 따라 최근 출시되는 차량에는 모터 출력에 의해 생성되는 조타 보조력을 주행 조건에 따라 변화 및 제어할 수 있는 MDPS 시스템이 널리 적용되고 있다.
상기 MDPS 시스템은 운전자 조향 휠 조작에 따른 조향각(칼럼 입력각)을 검출하는 조향각 센서, 조향 휠을 통해 입력되는 조타토크(조향 휠 토크, 칼럼 토크)를 검출하는 토크 센서 등의 센서류와, 제어기(MDPS ECU), 조향 모터(MDPS 모터)를 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 구성에서 제어기는 조향 모터의 구동 및 출력을 제어하기 위하여 상기 센서들로부터 조향각, 조향각속도, 조타토크 등의 운전자 조향 입력 정보를 수신 및 취득한다.
여기서, 조향각은 조향 휠의 회전위치를 나타내는 것이고, 조향각속도는 별도의 센서를 통해 취득되거나 조향각 신호(조향각 센서 신호)의 미분 신호로부터 취해지는 조향 휠의 회전각속도 값이라 할 수 있으며, 조타토크는 운전자가 조향 휠에 가하는 토크, 즉 조향을 위한 운전자 입력 토크이다.
상기 제어기는 운전자 입력 토크인 조타토크, 즉 운전자 조타토크가 토크 센서에 의해 검출되면, 검출된 운전자 조타토크에 따라 조향 모터의 구동을 제어하여 조타 보조를 위한 조절된 토크(Assist Torque)(이하 '어시스트 토크'라 칭함)가 생성되도록 한다.
통상의 MDPS 시스템에서 운전자 조타력을 보조하는 조향 모터의 출력 제어는 제어기가 조향 모터에 인가되는 모터 전류를 제어함으로써 이루어질 수 있다.
이때, 제어기는 토크 센서에 의해 검출되는 운전자 조타토크 등과 같이 차량에서 수집되는 정보에 기초하여 모터 출력의 목표 값인 어시스트 토크 값을 결정하고, 결정된 어시스트 토크 값에 해당하는 만큼의 전류량을 튜닝된 대로 연산하여 조향 모터에 인가하는바, 이때의 모터 구동을 통해 운전자 조타력을 보조하기 위한 힘인 어시스트 토크를 발생시킨다.
상기 조향 시스템에서 조향 휠을 통해 가해지는 운전자 조타력 및 모터에 의해 발생한 조타 보조력을 전달하기 위한 구성요소로는, 조향 휠의 하부에 설치되는 조향 칼럼, 조향 칼럼으로부터 전달되는 회전력을 직진력으로 변환하여 타이어의 방향을 변경하는 기어박스, 조향 칼럼에 전달된 회전력을 기어박스로 전달하기 위한 유니버설 조인트 등을 포함할 수 있다.
여기서, 기어박스는 유니버설 조인트로부터 회전력을 전달받는 피니언 기어(Pinion Gear), 피니언 기어가 치합되는 랙(Rack)이 형성된 랙 바를 포함할 수 있다.
상기 피니언 기어의 회전 시에 랙에 의해 랙 바가 좌우로 직진운동을 하게 되는데, 이때 랙 바의 좌우 직진운동에 의해 작용하는 힘이 타이 로드(Tie Rod) 및 볼 조인트를 통해 타이어에 전달되어 타이어의 방향을 변경해주게 된다.
한편, 통상의 MDPS 로직에서는 조타 보조를 위한 모터 제어 값이라 할 수 있는 어시스트 토크 값을 결정하기 위하여 도 1과 같은 토크 맵이 이용될 수 있고, 상기 토크 맵은 어시스트 토크 값을 운전자 조타토크에 따른 값으로 미리 설정해놓은 맵이다.
즉, 상기 토크 맵은 토크 센서에 의해 실시간으로 검출되는 운전자 조타토크를 입력으로 하여 어시스트 토크를 결정할 수 있도록 구비되는 것으로, 선행 시험 및 평가 과정에서 취득한 정보들을 이용하여 제작될 수 있다.
도 1은 토크 맵을 설명하기 위한 예시 도면으로서, 맵 값인 어시스트 토크 값을 선도로 간략하게 표시하고 있다.
도 1을 참조하면 운전자 조타토크에 따라 맵 값인 어시스트 토크 값들이 설정되어 있음을 볼 수 있다.
이와 같이 운전자 조타토크에 따라 어시스트 토크 값을 적절히 튜닝하여 토크 맵을 제작한 뒤 제어기에 입력하여 저장하고, 이후 제어기가 MDPS 로직을 수행할 때 운전자 조타토크에 해당하는 어시스트 토크 값을 결정하는데 상기 토크 맵을 이용할 수 있다.
이때, 운전자 조타토크에 따라 어시스트 토크 값을 튜닝하는 예로는, 도 2에 나타낸 선도와 같이, 정해진 간격을 두고 있는 운전자 조타토크 값 별로 그에 해당하는 각 어시스트 토크 값(튜닝한 값임)의 점들을 찍은 뒤, 이 점들을 연결하여 나머지 값들을 결정하는 보간(interpolation) 방법이 알려져 있다.
그러나, 이러한 방법에 따르면, 운전자 조타토크에 따라 결정할 수 있는 어시스트 토크 값의 결정 자유도가 높기 때문에 잘못된 튜닝이 이루어지기 쉬우며, 실제 튜닝 자체도 매우 어렵다.
특히, 목표로 하는 성능 조건에서 운전자 조타토크와 차량 반응 사이의 관계를 고려한 최적의 어시스트 토크 값을 결정 및 튜닝하는 것이 어렵다.
이에 따라 운전자가 조향 휠을 통해 실제 입력한 조타토크와, 이 조타토크 입력에 따라 나타나는 차량 반응, 즉 차량의 조향 상태 및 횡가속도 사이의 일치감이 부족한 현상이 나타날 수 있고, 결국 운전자의 조향 조작과 차량 반응 사이의 일치감을 나타내는 정도인 피드백감이 부족해지는 결과가 초래될 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 운전자의 조향 조작과 차량 반응 사이의 일치감 및 조향 조작 시의 피드백감을 개선할 수 있는 동력 조향 시스템의 어시스트 토크 결정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 운전자 조타토크와 차량 횡가속도의 상관 관계를 나타내는 선도에서 정해진 차량 횡가속도 최저점에서의 접선 기울기가 되는 초기 기울기와, 운전자가 조향 휠을 통해 가하게 되는 조타토크의 최대값인 최대 운전자 조타토크를 설정하는 단계; 상기 설정된 초기 기울기와 최대 운전자 조타토크, 차량 고유값 정보로부터 조타 보조 시의 운전자 조타토크에 따른 어시스트 토크가 미리 정해진 수식에 의해 계산되는 단계; 상기 조타 보조 시의 운전자 조타토크별로 구해진 어시스트 토크 값을 이용하여 조타 보조 시의 운전자 조타토크에 따른 값으로 어시스트 토크 값을 설정한 토크 맵이 제공되는 단계; 및 상기 토크 맵이 제공된 제어기에서 토크센서에 의해 검출된 운전자 조타토크에 해당하는 어시스트 토크 값이 상기 토크 맵으로부터 결정되는 단계를 포함하는 동력 조향 시스템의 어시스트 토크 결정 방법을 제공한다.
이로써, 본 발명에 따른 동력 조향 시스템의 어시스트 결정 방법에 의하면, 최적 피드백감이 제공될 수 있는 조건 및 이 조건에서의 운전자 조타토크와 차량 반응 사이의 관계를 고려하고 있는 수식을 기반으로 하여 운전자 조타토크에 따른 최적의 어시스트 토크 값이 튜닝되므로 운전자의 조향 조작과 차량 반응 사이의 일치감 및 조향 조작 시의 피드백감을 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 통상의 동력 조향 시스템에서 운전자 조타토크로부터 어시스트 토크를 결정하기 위한 토크 맵을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래기술에 따른 토크 맵의 어시스트 토크 값 튜닝 방법을 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명에서 운전자 조타토크와 차량 횡가속도의 상관 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에서 차량 횡가속도와 운전자 조타토크, 최대 운전자 조타토크의 상관 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에서 수식을 기반으로 하는 어시스트 토크 값 튜닝 방법을 나타내는 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 운전자 조향 조작과 차량 반응 사이의 일치감 및 조향 조작 시의 피드백감을 개선할 수 있는 동력 조향 시스템의 어시스트 토크 결정 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에서 동력 조향 시스템은 전동식 동력 조향 시스템, 즉 전동모터가 출력하는 토크(즉 제어되는 어시스트 토크)를 이용하여 운전자의 조타력을 보조하는 MDPS 시스템이 될 수 있다.
전술한 바와 같이, 통상의 MDPS 로직에서 어시스트 토크 값은 조타 보조를 위한 모터 제어 값이라 할 수 있고, 이러한 어시스트 토크 값을 결정하기 위하여 운전자 조타토크에 따른 값으로 어시스트 토크를 미리 설정해놓은 토크 맵이 이용될 수 있다.
상기 토크 맵은 토크 센서에 의해 실시간으로 검출되는 운전자 조타토크를 입력으로 하여 어시스트 토크를 결정할 수 있도록 구비되는 것으로서, 제어기에 미리 입력 및 저장된 상태에서 제어기가 MDPS 로직을 수행할 때 운전자 조타토크에 해당하는 어시스트 토크 값을 결정하는데 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 동력 조향 시스템의 어시스트 토크 결정 방법은 상기 토크 맵을 제작하는 과정을 포함할 수 있으며, 더욱 상세하게는 토크 맵을 제작함에 있어서 운전자 조타토크에 따른 값으로 어시스트 토크 값을 설정하는 과정을 포함할 수 있다.
또한, 어시스트 토크 값을 설정함에 있어서, 후술하는 바와 같이 초기 기울기(K0) 및 최대 운전자 조타토크(Tmax), 기지의 차량 고유값 정보 등을 이용하여 운전자 조타토크 값에 해당하는 어시스트 토크 값을 결정 및 튜닝하는 과정을 거치며, 상기 튜닝된 값이 토크 맵에서의 맵 값, 즉 토크 맵에서 운전자 조타토크에 해당하는 어시스트 토크 값이 된다.
상기와 같은 토크 맵은 운전자 조타토크별로 그에 해당하는 어시스트 토크 값이 미리 설정되어 있는 제어기 내 설정 데이터가 되는 것으로서, 이와 같이 운전자 조타토크로부터 어시스트 토크 값을 결정할 수 있는 제어기 내 설정 데이터로는, 상기 토크 맵 대신, 후술하는 바와 같이 운전자 조타토크를 변수로 하여 초기 기울기(K0) 및 최대 운전자 조타토크(Tmax), 기지의 차량 고유값 정보 등을 이용하여 어시스트 토크를 산출할 수 있는 수식이 될 수도 있다.
여기서, 상기 수식은 운전자 조타토크와 어시스트 토크 사이의 상관 관계를 정의하고 있는 단수 또는 복수의 관계식(상관식)이 될 수 있다.
이하, 본 발명에 대해 좀더 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 좋은 피드백감을 나타낼 때의 차량 반응 상태와 운전자 조타토크(Td)의 관계를 이용하여 운전자 조타토크(Td)로부터 어시스트 토크(TA)를 산출할 수 있는 수식들을 도출한다.
여기서, 차량 반응이라 함은 운전자 조향 휠 조작에 따른 차량 횡가속도(Ay)가 될 수 있다.
또한, 좋은 피드백이란, 운전자 조향 휠 조작에 따른 조향 입력 정보인 운전자 조타토크가 차량의 움직임인 횡가속도와 일치감을 보이는 것이다.
이는, 도 3에서 점선으로 나타낸 바와 같이, 차량 횡가속도(Ay)가 계속 증가함에 따라 횡가속도(Ay)에 비례하여 운전자 조타토크(Tcol)가 선형적으로 계속해서 증가하는 것을 의미한다.
그러나, 상기와 같이 차량 횡가속도(Ay)와 운전자 조타토크(Tcol)의 관계가 선형적으로 비례하도록 한다면, 높은 차량 횡가속도(Ay)를 얻기 위해서는 필요한 운전자 조타토크(Tcol)가 너무 커서 운전자가 운전하기가 매우 어려운 상태가 된다.
따라서, 도 3의 실선과 같이, 운전자 조타토크와 차량 횡가속도의 상관 관계에 있어서, 실제로는 횡가속도(Ay)가 증가함에 따라 운전자 조타토크(Td)의 증가도가 점차 줄어들도록 한다.
이때, 선형적으로 비례하는 운전자 조타토크(점선으로 표시한 운전자 조타토크, 즉 Tcol)에 비해 부족한 토크량만큼 어시스트 토크(TA)를 생성하여 부족한 토크를 보조할 때, 횡가속도(Ay)가 증가함에 따라 상기 어시스토 토크(TA)가 점차 증가하도록 할 필요가 있고, 더불어 초기 기울기(K0)와 최대 운전자 조타토크(Tmax)가 설정되어야 한다.
이를 도면으로 표현하면 도 4에 나타낸 바와 같으며, 식으로 표현하면 하기 식 (1)과 같다.
Figure 112017087245086-pat00001
(1)
여기서, Tmax는 미리 정해지는 값으로서 최대 운전자 조타토크를 나타내고, Ay는 차량 횡가속도를, K0는 초기 기울기를, Td는 운전자 조타토크를 나타낸다.
상기 초기 기울기 K0는 도 3과 같은 선도에서 미리 정한 차량 횡가속도 최저점을 나타내는 초기 시작점에서의 접선 기울기라 정의할 수 있고, 상기 운전자 조타토크 Td는 조타 보조가 이루어지는 상황에서 해당하는 차량 횡가속도를 얻기 위해 필요한 운전자 조타토크라 정의할 수 있다.
상기 최대 운전자 조타토크(Tmax)는 운전자의 조향 휠 조작 시 운전자가 조향 휠에 가하게 되는 조타토크의 최대값을 설정한 것으로, 본 발명에서 최대 운전자 조타토크 또한 초기 기울기와 함께 각각 미리 정해진 값으로 설정된다.
또한, 본 발명에서, 횡가속도(Ay)에 선형적으로 비례하는 운전자 조타토크(Tcol)를 전체 토크라 정의할 때, 상기 전체 토크(Tcol)에 대한 조타 보조시 운전자 조타토크의 비(ratio) 값을 토크 비 Ra라 정의한다.
여기서, 횡가속도(Ay)에 선형적으로 비례하는 운전자 조타토크(Tcol)는 도 3에서 점선으로 나타낸 운전자 조타토크로서, 조타 보조가 이루어지지 않을 때 해당하는 차량 횡가속도(Ay)를 얻기 위하여 운전자가 조향 휠을 통해 입력해야 하는 조타토크를 의미한다.
여기서, 토크 비 Ra는 0 ~ 1의 값으로 정해지는 것으로서, 예를 들어 조타 보조 시 운전자 조타토크(Td)가 전체 토크(조타 보조가 없을 때의 조향토크)(Tcol)의 70%라면 토크 비 Ra는 0.7이 된다(Ra = 0.7).
결국 토크 비를 이용하여 조타 보조 시의 운전자 조타토크(Td)와 어시스트 토크(TA)를 수식으로 표현하면 하기 식 (2) 및 식 (3)과 같다.
Figure 112017087245086-pat00002
(2)
Figure 112017087245086-pat00003
(3)
여기서, Tcol은 조타 보조 없이 차량 횡가속도(Ay)를 얻기 위한 운전자 조타토크, 즉 도 3에서 차량 횡가속도(Ay)에 선형적으로 비례하는 운전자 조타토크를 나타내고(도 3에서 점선으로 나타냄), TA는 모터가 보조해야 하는 어시스트 토크를 나타낸다.
또한, 상기 조타 보조 없이 차량 횡가속도(Ay)를 얻기 위한 운전자 조타토크, 즉 차량 횡가속도에 선형적으로 비례하는 운전자 조타토크(Tcol)는, 조타 보조 시의 운전자 조타토크와 어시스트 토크를 합산한 값이 된다.
또한, 조타 보조 없이 차량 횡가속도(Ay)를 얻기 위한 운전자 조타토크, 즉 차량 횡가속도에 선형적으로 비례하는 운전자 조타토크(Tcol)는 하기 식 (4)로 나타낼 수 있다.
Figure 112017087245086-pat00004
(4)
여기서, a, m, r, Rp, Earm은 차량 고유값 정보로서, 기지의 값이며, a는 차량의 무게중심으로부터 전륜 축까지의 거리를 나타내고, b는 차량의 무게중심으로부터 후륜 축까지의 거리를 나타낸다.
또한, m은 차량 질량을 나타내고, r은 전륜의 캐스터 트레일(caster trail)과 전륜의 타이어 뉴매틱 트레일(pneumatic trail)의 합을 나타내며, Earm은 유효 조향 모멘트 암 길이를, Rp는 조향 피니언 기어의 반지름을 나타낸다.
결국, 식 (1) 내지 (4)를 정리하면 어시스트 토크를 산출하기 위한 하기 식 (5)가 구해질 수 있다.
Figure 112017087245086-pat00005
(5)
여기서, C는 하기 식 (6)으로 정의된다.
Figure 112017087245086-pat00006
(6)
상기 식 (6)에서 C는 차량 고유값 정보들인 기지의 값들로부터 구해지므로 상수가 될 수 있고, Tcol은 식 (4)에서 'C×Ay'의 값이므로 식 (1)을 이용하면, 식 (4)를, 횡가속도 Ay 대신 운전자 조타토크인 Td를 포함하는 식으로 변환할 수 있다.
따라서, 이와 같이 운전자 조타토크인 Td를 포함하는 식을 식 (5)에 Tcol 대신 대입한 후 식 (5)을 정리하면, 어시스트 토크 TA를 산출할 수 있는 식 (5)는, 운전자 조타토크 Td, 설정 정보인 최대 운전자 조타토크 Tmax, 초기 기울기 K0, 그리고 차량 고유값 정보로부터 계산될 수 있는 상기 C를 포함하는 식으로 변환할 수 있다.
즉, 어시스트 토크 TA와 운전자 조타토크 Td의 관계를 나타내는 관계식이 구해질 수 있는 것이며, 이 관계식에서 입력 변수는 운전자 조타토크 Td가 된다.
또한, 이러한 관계식은 입력 변수인 운전자 조타토크 Td를 변수로 하되, 관계식에 포함되어 있는 최대 운전자 조타토크 Tmax, 초기 기울기 K0, 그리고 C가 모두 기지의 상수 값이고, 이 중에서 C는 차량 고유값 정보에 따라 결정되는 상수이므로, 결국 최대 운전자 조타토크 Tmax와 초기 기울기 K0만을 선행 시험 및 평가 과정을 통해 설정해 주면 된다.
이와 같이 본 발명에서는 운전자 조타토크(Td)에 따른 값으로 어시스트 토크(TA)를 설정함에 있어서, 최대 운전자 조타토크 Tmax와 초기 기울기 K0만을 적정 값으로 튜닝하여 설정한 후, 이들 튜닝하여 설정한 값과 차량 고유값 정보로부터 계산되는 상기 C 값을 이용하면, 운전자 조타토크(Td)에 따른 어시스트 토크(TA) 값이 도 5의 예와 같이 정의될 수 있다.
결국, 상기한 수식들을 이용하면, 운전자 조타토크(Td)에 따른 어시스트 토크(TA) 값이 계산될 수 있고, 운전자 조타토크(Td)와 어시스트 토크(TA)의 상관 관계(도 5의 선도 참조)를 정의하고 있는 토크 맵을 제작할 수 있으며, 이러한 토크 맵은 실제 MDPS 로직에서 제어기가 운전자 조타토크(Td)로부터 어시스트 토크(TA)를 결정하는데 이용될 수 있다.
또한, 토크 맵 대신, 제어기가, MDPS 로직 수행 시, 설정 값인 최대 운전자 조타토크 Tmax와 초기 기울기 K0, 그리고 차량 고유값 정보로부터 정해지는 상수 값인 C를 포함하는 동시에 운전자 조타토크를 변수로 포함하는 수식을 이용하여, 토크 센서에 의해 검출되는 운전자 조타토크(Td)로부터 어시스트 토크(TA)를 실시간으로 계산하도록 하는 것이 가능하다.
위에서 설명한 수식은, 설정 정보인 최대 운전자 조타토크 Tmax와 초기 기울기 K0, 그리고 차량 고유값 정보로부터 구해지는 C를 이용하도록 되어 있는 것이면서 운전자 조타토크(Td)로부터 차량 횡가속도(Ay)가 반영된 어시스트 토크(TA)를 계산할 수 있는 수식이다.
또한, 토크 맵을 이용하는 경우에도, 운전자 조타토크(Td)에 따라 설정되는 맵 값, 즉 운전자 조타토크(Td)에 따른 값으로 설정되는 어시스트 토크(TA) 값은 차량 횡가속도(Ay)가 반영된 값이다.
특히, 본 발명에서 어시스트 토크(TA) 값은 좋은 피드백감을 나타내는 조건을 만족하는 운전자 조타토크(도 3의 Tcol임)와 차량의 반응(횡가속도(Ay)) 간 관계를 반영하고 있는 것이다.
이로써, 본 발명에 따라 상시 수식 내지 토크 맵을 이용하여 어시스트 토크가 결정되도록 하면, 운전자 조향 조작과 차량 반응 사이의 일치감 및 조향 조작 시의 피드백감을 개선할 수 있게 된다.
물론, MDPS 시스템에서, 토크 센서에 의해 운전자 조타토크(Td)가 검출되면, 제어기는 검출된 운전자 조타토크(Td)에 해당하는 어시스트 토크(TA)를 상기 토크 맵 또는 수식을 이용하여 결정하고, 이어 상기 결정된 어시스트 토크(TA)에 기초하여 모터의 구동을 제어함으로써 조타 보조가 이루어지게 된다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

Claims (6)

  1. 운전자 조타토크와 차량 횡가속도의 상관 관계를 나타내는 선도에서 정해진 차량 횡가속도 최저점에서의 접선 기울기가 되는 초기 기울기와, 운전자가 조향 휠을 통해 가하게 되는 조타토크의 최대값인 최대 운전자 조타토크를 설정하는 단계;
    상기 설정된 초기 기울기와 최대 운전자 조타토크, 차량 고유값 정보로부터 조타 보조 시의 운전자 조타토크에 따른 어시스트 토크가 미리 정해진 수식에 의해 계산되는 단계;
    상기 조타 보조 시의 운전자 조타토크별로 구해진 어시스트 토크 값을 이용하여 조타 보조 시의 운전자 조타토크에 따른 값으로 어시스트 토크 값을 설정한 토크 맵이 제공되는 단계; 및
    상기 토크 맵이 제공된 제어기에서 토크센서에 의해 검출된 운전자 조타토크에 해당하는 어시스트 토크 값이 상기 토크 맵으로부터 결정되는 단계를 포함하는 동력 조향 시스템의 어시스트 토크 결정 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 초기 기울기와 최대 운전자 조타토크는 하기 식 (1)의 관계를 가지는 것을 특징으로 하는 동력 조향 시스템의 어시스트 토크 결정 방법.
    식 (1):
    Figure 112017087245086-pat00007

    (여기서, Tmax는 최대 운전자 조타토크, Ay는 차량 횡가속도, K0는 초기 기울기, Td는 조타 보조시의 운전자 조타토크임)
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 조타 보조 시의 운전자 조타토크에 따른 어시스트 토크를 계산하기 위한 상기 수식은 아래의 수식 (5)인 것을 특징으로 하는 동력 조향 시스템의 어시스트 토크 결정 방법.
    식 (5) :
    Figure 112017087245086-pat00008

    (여기서, TA는 어시스트 토크, C는 차량 고유값 정보로부터 구해지는 상수, Tcol은 차량 횡가속도에 선형적으로 비례하는 운전자 조타토크(= C×Ay)로서 조타 보조시의 운전자 조타토크와 어시스트 토크의 합산 값(= Td+TA)임)
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 차량 고유값 정보는 차량의 무게중심으로부터 전륜 축까지의 거리, 차량의 무게중심으로부터 후륜 축까지의 거리, 차량 질량, 전륜의 캐스터 트레일, 전륜의 타이어 뉴매틱 트레일, 유효 조향 모멘트 암 길이, 및 조향 피니언 기어의 반지름을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 조향 시스템의 어시스트 토크 결정 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 상수 C는 하기 식 (6)에 의해 구해지는 값인 것을 특징으로 하는 동력 조향 시스템의 어시스트 토크 결정 방법.
    식 (6) :
    Figure 112017087245086-pat00009

    (여기서, a는 차량의 무게중심으로부터 전륜 축까지의 거리, b는 차량의 무게중심으로부터 후륜 축까지의 거리, m은 차량 질량, r은 전륜의 캐스터 트레일과 전륜의 타이어 뉴매틱 트레일의 합, Earm은 유효 조향 모멘트 암 길이, Rp는 조향 피니언 기어의 반지름임)
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 차량 고유값 정보는 차량의 무게중심으로부터 전륜 축까지의 거리, 차량의 무게중심으로부터 후륜 축까지의 거리, 차량 질량, 전륜의 캐스터 트레일, 전륜의 타이어 뉴매틱 트레일, 유효 조향 모멘트 암 길이, 및 조향 피니언 기어의 반지름을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 조향 시스템의 어시스트 토크 결정 방법.
KR1020170114845A 2017-09-08 2017-09-08 동력 조향 시스템의 어시스트 토크 결정 방법 KR102298976B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170114845A KR102298976B1 (ko) 2017-09-08 2017-09-08 동력 조향 시스템의 어시스트 토크 결정 방법
US15/822,122 US10689024B2 (en) 2017-09-08 2017-11-25 Method for determining assist torque of power steering system
CN201711229996.3A CN109466629B (zh) 2017-09-08 2017-11-29 确定动力转向系统的辅助转矩的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170114845A KR102298976B1 (ko) 2017-09-08 2017-09-08 동력 조향 시스템의 어시스트 토크 결정 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190027995A KR20190027995A (ko) 2019-03-18
KR102298976B1 true KR102298976B1 (ko) 2021-09-06

Family

ID=65630534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170114845A KR102298976B1 (ko) 2017-09-08 2017-09-08 동력 조향 시스템의 어시스트 토크 결정 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10689024B2 (ko)
KR (1) KR102298976B1 (ko)
CN (1) CN109466629B (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108082275B (zh) * 2016-11-23 2021-08-24 操纵技术Ip控股公司 电动转向系统
DE102019134568A1 (de) * 2019-12-16 2021-06-17 Zf Automotive Germany Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Hilfskraftlenkung eines Fahrzeugs, Hilfskraftlenkung sowie Fahrzeug
CN113247092B (zh) * 2021-05-30 2022-11-04 重庆长安汽车股份有限公司 一种驾驶员脱手检测方法、装置、汽车及计算机存储介质

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010041957A1 (en) 1999-12-29 2001-11-15 Mccann Roy Alan Method and system for improving motor vehicle stability incorporating an electric power steering system
US20030120404A1 (en) 2000-05-25 2003-06-26 Shuji Endo Controller for motor power steering system
JP2006062644A (ja) 2004-08-26 2006-03-09 Volkswagen Ag <Vw> 動的なステアリング・リコメンデーションによる電気機械式ハンドル操作装置
JP2007118833A (ja) 2005-10-28 2007-05-17 Toyota Motor Corp 操舵制御装置及びステアリング保持位置検出装置
JP2007145176A (ja) 2005-11-28 2007-06-14 Toyota Motor Corp 車輌の操舵制御装置
JP2009262792A (ja) 2008-04-25 2009-11-12 Mitsubishi Electric Corp 車両用操舵制御装置
JP2011178371A (ja) 2010-03-04 2011-09-15 Fuji Heavy Ind Ltd 車両のパワーステアリング制御装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060077238A (ko) * 2004-12-30 2006-07-05 주식회사 만도 조향 기어비 가변 시스템을 장착한 전동식 파워 스티어링시스템에서의 어시스트 맵 설정방법
JP2007261344A (ja) 2006-03-28 2007-10-11 Toyota Motor Corp 電動パワーステアリング装置
JP5560895B2 (ja) * 2010-05-18 2014-07-30 日産自動車株式会社 車両の操舵感改善装置
JP5767547B2 (ja) 2011-09-20 2015-08-19 富士重工業株式会社 車両のパワーステアリング制御装置
JP2013159244A (ja) 2012-02-06 2013-08-19 Isuzu Motors Ltd パワーステアリング装置
KR20140031023A (ko) 2012-09-04 2014-03-12 현대모비스 주식회사 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 보상 제어 방법
JP6073762B2 (ja) * 2013-08-28 2017-02-01 ボッシュ株式会社 ハイブリッド自動車の制御システムおよび制御方法
JP6314752B2 (ja) * 2014-08-28 2018-04-25 株式会社デンソー 電動ステアリング制御装置
KR102225296B1 (ko) * 2014-10-15 2021-03-10 현대모비스 주식회사 차량용 어시스트 토크 보상장치 및 방법
JP6512439B2 (ja) 2015-06-15 2019-05-15 株式会社ジェイテクト 車両用操舵装置
WO2017009970A1 (ja) * 2015-07-15 2017-01-19 三菱電機株式会社 パワーステアリング調整装置
KR101734720B1 (ko) 2015-12-14 2017-05-11 현대자동차주식회사 전동식 조향 장치의 조향감 제어 시스템
CN105930611B (zh) * 2016-05-10 2019-01-29 长春工业大学 一种汽车电动助力转向特征车速区间划分方法
US10435062B2 (en) * 2017-06-29 2019-10-08 Steering Solutions Ip Holding Corporation Electric power steering system with uniform architecture for multiple operating modes

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010041957A1 (en) 1999-12-29 2001-11-15 Mccann Roy Alan Method and system for improving motor vehicle stability incorporating an electric power steering system
US20030120404A1 (en) 2000-05-25 2003-06-26 Shuji Endo Controller for motor power steering system
JP2006062644A (ja) 2004-08-26 2006-03-09 Volkswagen Ag <Vw> 動的なステアリング・リコメンデーションによる電気機械式ハンドル操作装置
JP2007118833A (ja) 2005-10-28 2007-05-17 Toyota Motor Corp 操舵制御装置及びステアリング保持位置検出装置
JP2007145176A (ja) 2005-11-28 2007-06-14 Toyota Motor Corp 車輌の操舵制御装置
JP2009262792A (ja) 2008-04-25 2009-11-12 Mitsubishi Electric Corp 車両用操舵制御装置
JP2011178371A (ja) 2010-03-04 2011-09-15 Fuji Heavy Ind Ltd 車両のパワーステアリング制御装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
차량 안정성 향상을 위한 언더스티어 보상 제어 알고리즘 개발, 한국자동차공학회, 2015

Also Published As

Publication number Publication date
US20190077447A1 (en) 2019-03-14
US10689024B2 (en) 2020-06-23
CN109466629A (zh) 2019-03-15
KR20190027995A (ko) 2019-03-18
CN109466629B (zh) 2021-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101766074B1 (ko) 전동식 조향 시스템의 제어 장치 및 제어 방법
EP0858942B1 (en) Steering apparatus for vehicle
US10589787B2 (en) Power steering apparatus control device and power steering apparatus
KR102286847B1 (ko) 조향토크 추정 장치 및 방법
US7537081B2 (en) Power steering apparatus
KR102298976B1 (ko) 동력 조향 시스템의 어시스트 토크 결정 방법
US20110259663A1 (en) Steering apparatus for vehicle
KR102274126B1 (ko) 전동식 조향 시스템의 제어 장치 및 방법
CN109911000B (zh) 用于估算车辆的方向盘转矩的方法
US10962429B2 (en) Method for estimating rack force of steer by wire system
US11718341B2 (en) Vehicle driver assistance system
KR20170065793A (ko) 전동식 조향 시스템의 제어 장치 및 제어 방법
KR20180019820A (ko) 전동식 조향 시스템의 제어 장치 및 제어 방법
CN111591341B (zh) 电动助力转向装置
KR101260404B1 (ko) 자동차의 동역학적 특성을 반영한 전동식 조향장치의 제어방법
US7717224B2 (en) Power steering device for four-wheel drive vehicle
KR100971284B1 (ko) 전류직접측정법을 이용한 스티어 바이 와이어 조향제어장치
CN113242827B (zh) 用于确定线控转向系统的转向感的方法
EP3056409B1 (en) Torque steering mitigation for electric power steering
KR102621533B1 (ko) 차량 조향 시스템의 제어 장치 및 제어 방법
JP5034744B2 (ja) 電動パワーステアリング装置
KR102440694B1 (ko) 차량의 조향 복원토크 제어 시스템 및 방법
KR101461866B1 (ko) 스티어 바이 와이어 시스템의 제어장치 및 방법
KR102115932B1 (ko) 차량 제어 장치 및 차량 제어 방법
KR100992764B1 (ko) Ｓｂｗ 시스템을 이용한 전동 조향 장치의 제어 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant