KR20030063796A - 전동식 파워 스티어링 장치의 중립위치 설정 장치 및 방법 - Google Patents

전동식 파워 스티어링 장치의 중립위치 설정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 토오크 센서에서 감지된 신호와 모터 위치 센서로부터 추정된 조향각 속도신호를 이용하여 저속 내지 중속이하로 주행중인 경우에는 중립값의 정확성이 저감되지만 비교적 쉽게 조향각의 초기화를 가능하게 하여 복원 제어를 할 수 있고, 중속 이상으로 주행한 이후에는 보다 정밀한 중립 위치를 설정할 수 있도록 하는 전동식 파워 스티어링의 중립위치 설정 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다. 이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 전동식 파워 스티어링의 중립위치 설정 장치는 운전자의 회전력을 감지하는 토오크 센서와, 차량의 속도를 감지하는 차속 센서와, 입력되는 전압값에 대응되는 전류를 출력하는 구동회로와, 상기 구동회로에서 출력되는 전류에 대응되는 회전력(보조 회전력)으로 자동차 타이어의 조향을 제어하는 모터로 구성된 전동식 파워 스티어링의 중립위치 설정 장치에서 있어서, 상기 모터의 위치를 감지하여 모터의 조향 각속도를 추정하는 모터 위치 센서와; 상기 차속 센서에서 감지된 차량의 속도와 상기 토크 센서에서 감지된 토오크, 및 상기 모터 위치 센서에서 추정된 모터의 조향 각속도를 이용하여 저속 내지 중속이하로 주행중에는 조향각의 초기화를 가능하게 하여 복원 제어를 할 수 있고, 중속 이상으로 주행한 이후에는 보다 정밀한 중립 위치를 설정하는 그 설정된 조향각의 중립위치에 대응되는 전압값을 상기 구동회로에 출력하는 ECU를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

전동식 파워 스티어링 장치의 중립위치 설정 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR SETTING NEUTRAL POSITION OF ELECTRONIC POWER STEERING APPARATUS}
본 발명은 전동식 파워 스티어링 장치의 중립위치 설정 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 토오크 센서에서 감지된 신호와 모터 위치 센서로부터 추정된 조향각 속도신호를 이용하여 저속 내지 중속 이하로 주행중에는 비교적 쉽게 조향각의 초기화를 가능하게 하여 복원 제어를 할 수 있고, 중속 이상으로 주행한 이후에는 보다 정밀한 중립 위치를 설정할 수 있도록 하는 전동식 파워 스티어링의 중립위치 설정 장치 및 방법에 관한 것이다.
전동식 파워 스티어링 장치는 자동차의 조향 핸들을 사용자가 용이하게 조작할 수 있도록 한 장치로서, 유압 등을 이용하는 종래의 유압식 파워 스티어링 장치와는 상이하게 모터의 회전력을 보조 회전력으로 사용하고 있다.
한편, 보조 회전력은 자동차의 주행 속도에 따라 상이하게 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 자동차의 정지 중에 운전자가 작은 힘으로도 조향 핸들을 조작할 수 있게 하는 반면에, 고속 주행중에는 조향 핸들의 급조작에 의한 안전 사고를 방지하기 위하여 조향 핸들의 조작에 큰 힘이 필요하도록 구성하여야 한다. 즉, 자동차 정지 또는 저속 주행중에는 작은 힘으로 조향 핸들을 조작할 수 있게 하고, 고속 주행중에는 큰 힘이 가해져야 조향 핸들이 조작되도록 파워 스티어링 장치를 구성할 필요가 있다.
따라서, 전동식 파워 스티어링 장치에서는 운전자에 의한 회전력 즉, 운전자가 조향 핸들을 회전시키는 회전력과 차속에 대응한(차속에 반비례하는) 보조 회전력을 발생시키고 있다.
이와 같은 종래의 전동식 파워 스티어링 장치의 중립위치 설정 장치는 도 1에 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 전동식 파워 스티어링 장치의 중립위치 설정 장치는 운전자의 회전력을 감지하는 토오크 센서(1)와, 차량의 속도를 감지하는 차속 센서(3)와, 상기 차속 센서(3)에서 감지된 차량의 속도와 상기 토크 센서(1)에서 감지된 토오크를 이용하여 중립위치를 설정하고, 그 설정된 중립위치에 대응되는 전압값을 출력하는 ECU(2)와, 상기 ECU(2)에서 출력되는 전압값에 대응되는 전류를 출력하는 구동회로(4)와, 상기 구동회로(4)에서 출력되는 전류에 대응되는 회전력(보조 회전력)으로 자동차 타이어의 조향을 제어하는 모터(5)로 구성된다.
도 2는 종래의 전동식 파워 스티어링 장치의 중립위치 설정 방법의 제어 흐름도를 도시한 것이다.
도 1을 참조하여, 도 2에 도시된 종래의 전동식 파워 스티어링 장치의 중립위치 설정 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, ECU(2)는 조향각을 중립위치로 설정하고 각도 플래그(flag)를 "0"으로 초기화시킨다(S1).
이후, 상기 ECU(2)는 상기 차속센서(3)에서 감지된 차량의 속도가 중속(예들 들면, 50kph)이상 있는 지 판단하게 된다(S2). 상기 판단 결과 상기 차속센서(3)에서 감지된 차량의 속도가 50kph 이상인 경우에는, 상기 ECU(2)는 상기 토오크 센서(1)에서 감지된 토오크가 데드존(deadzone) 즉, 운전자가 조향 조작을 하지 않아 토오크 센서(1)에서 감지된 토오크 값이 거의 중립 토오크를 나타내는 지를 판단하게 된다(S2). 상기 판단 결과 상기 토오크 센서(1)에서 감지된 토오크가 데드존(deadzone)보다 작은 경우에는, 상기 ECU(2)는 상기 스텝들(S2, S3)에서의 조건들이 일정 시간(예들 들면, 100msec) 이상 유지되는 지를 판단하게 된다(S4). 상기 판단 결과 상기 스텝들(S2, S3)에서의 조건들이 일정 시간(예들 들면, 100msec) 이상 유지되면, 상기 ECU(2)는 이 상태를 조향각의 중립 위치로 설정하고, 상기 각도 플래그를 1로 설정하게 된다(S5). 이어서, 상기 ECU(2)는 상기 각도 플래그가 1인지를 판단하게 된다(S5). 상기 판단 결과 상기 각도 플래그가 1인 경우에는 ECU(2)는 상기 설정된 조향각에 각도 변화량을 더함으로써 새로운 조향각을 갱신하여 준다(S6).
그러나, 이러한 종래의 전동식 파워 스티어링 장치의 중립위치 설정 방법에서, 설정된 조향각의 중립위치가 필요한 이유는 복원 제어를 수행하기 위함인데, 복원 제어는 전동식 파워 스티어링 장치의 복원성을 개선하기 위한 제어로써, 주로 운전자가 차량을 시동한 후에 골목길을 빠져나오는 경우에 주로 필요로 한다. 이러한 경우에 차량의 속도는 저속을 유지하므로, 초기화가 가능한 차속 이하에서 운전중이라면, 조향각의 중립 위치의 설정이 미쳐되지 않아 복원 제어가 적용되지 않을 수 있다. 만일, 이를 해결하기 위해 차속 조건을 낮추면 비교적 저속에서 복원 제어를 할 수 있지만, 정확한 조향각의 중립 위치를 찾지 못해 갱신되는 중립 위치값의 산포가 크다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 토오크 센서에서 감지된 신호와 모터 위치 센서로부터 추정된 조향각 속도신호를 이용하여 저속 내지 중속이하로 주행중인 경우에는 중립값의 정확성이 저감되지만 비교적 쉽게 조향각의 초기화를 가능하게 하여 복원 제어를 할 수 있고, 중속 이상으로 주행한 이후에는 보다 정밀한 중립 위치를 설정할 수 있도록 하는 전동식 파워 스티어링의 중립위치 설정 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.
이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 전동식 파워 스티어링의 중립위치 설정 장치는 운전자의 회전력을 감지하는 토오크 센서와, 차량의 속도를 감지하는 차속 센서와, 입력되는 전압값에 대응되는 전류를 출력하는 구동회로와, 상기 구동회로에서 출력되는 전류에 대응되는 회전력(보조 회전력)으로 자동차 타이어의 조향을 제어하는 모터로 구성된 전동식 파워 스티어링의 중립위치 설정 장치에서 있어서, 상기 모터의 위치를 감지하여 모터의 조향 각속도를 추정하는 모터 위치 센서와; 상기 차속 센서에서 감지된 차량의 속도와 상기 토크 센서에서 감지된 토오크, 및 상기 모터 위치 센서에서 추정된 모터의 조향 각속도를 이용하여 저속 내지 중속이하로 주행중에는 조향각의 초기화를 가능하게 하여 복원 제어를 할 수 있고, 중속 이상으로 주행한 이후에는 보다 정밀한 중립 위치를 설정하는 그 설정된 조향각의 중립위치에 대응되는 전압값을 상기 구동회로에 출력하는 ECU를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 전동식 파워 스티어링의 중립위치 설정 방법은 ECU에서 조향각을 중립위치로 설정하고 각도 플래그(flag)를 "0"으로 초기화시키는 제1 단계와; 차속 센서에서 감지된 차량의 속도와 상기 토크 센서에서 감지된 토오크, 및 상기 모터 위치 센서에서 추정된 모터의 조향 각속도를 이용하여 저속 내지 중속이하로 주행중에 조향각의 초기화를 가능하게 하여 복원 제어를 수행하는 제2 단계와; 차속 센서에서 감지된 차량의 속도와 상기 토크 센서에서 감지된 토오크, 및 상기 모터 위치 센서에서 추정된 모터의 조향 각속도를 이용하여 중속 이상으로 주행한 이후에는 보다 정밀한 중립 위치를 설정하는 제3 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 전동식 파워 스티어링 장치의 중립위치 설정 장치의 블록도.
도 2는 종래의 전동식 파워 스티어링 장치의 중립위치 설정 방법의 제어 흐름도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 중립위치 설정 장치의 블록도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 중립위치 설정 방법의 제어 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 토오크 센서3 : 차속 센서
4 : 구동 회로5 : 모터
6 : 모터 위치 센서10 : ECU
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링의 중립위치 설정 장치의 블록도를 도시한 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링의 중립위치 설정 장치는 운전자의 회전력을 감지하는 토오크 센서(1)와, 차량의 속도를 감지하는 차속 센서(3)와, 입력되는 전압값에 대응되는 전류를 출력하는 구동회로(4)와, 상기 구동회로(4)에서 출력되는 전류에 대응되는 회전력(보조 회전력)으로 자동차 타이어의 조향을 제어하는 모터(5)와, 상기 모터(5)의 위치를 감지하여 모터(5)의 조향 각속도를 추정하는 모터 위치 센서(6)와, 상기 차속 센서(3)에서감지된 차량의 속도와 상기 토크 센서(1)에서 감지된 토오크, 및 상기 모터 위치 센서(6)에서 추정된 모터(5)의 조향 각속도를 이용하여 저속 내지 중속이하로 주행중에는 조향각의 초기화를 가능하게 하여 복원 제어를 할 수 있고, 중속 이상으로 주행한 이후에는 보다 정밀한 중립 위치를 설정하는 그 설정된 조향각의 중립위치에 대응되는 전압값을 상기 구동회로(4)에 출력하는 ECU(2)로 구성된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링의 중립위치 설정방법의 제어 흐름도를 도시한 것이다.
도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링의 중립위치 설정방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, ECU(10)는 조향각을 중립위치로 설정하고 각도 플래그(flag)를 "0"으로 초기화시킨다(S10).
이후, 상기 ECU(10)는 상기 차속센서(3)에서 감지된 차량의 속도가 저속 내지 중속 이하(예를 들면, 10kph이상 50kph이하)인지를 판단하게 된다(S11). 상기 판단 결과 상기 차속센서(3)에서 감지된 차량의 속도가 10kph이상 50kph이하인 경우에는, 상기 ECU(10)는 상기 각도 플래그가 "2"인지를 판단하게 된다(S12). 상기 판단 결과 상기 각도 플래그가 "2"가 아닌 경우에는, 상기 ECU(10)는 상기 토오크 센서(1)에서 감지된 토오크가 데드존 1(deadzone 1) 이내인지를 판단하게 된다(S13). 상기 판단 결과 상기 토오크 센서(1)에서 감지된 토오크가 데드존 1(deadzone 1) 이내인 경우에는, 상기 ECU(10)는 상기 모터 위치 센서(6)에서 감지된 조향 각속도가 상기 데드존 2(deadzone 2) 이내인지를 판단하게 된다(S14). 상기 판단 결과 상기 모터 위치 센서(6)에서 감지된 조향 각속도가 데드존 2이내인 경우에는, 상기 ECU(10)는 상기 스텝들(S11-S14)에서의 조건들이 일정 시간(예들 들면, 100msec) 이상 유지되는 지를 판단하게 된다(S15). 상기 판단 결과 상기 스텝들(S11-S14)에서의 조건들이 100msec 이상 유지되면, 상기 ECU(10)는 이 상태를 조향각의 중립 위치로 설정하고, 상기 각도 플래그를 1로 설정하게 된다(S16). 이어서, 상기 ECU(10)는 상기 각도 플래그가 "0" 이상인지를 판단하게 된다(S17). 상기 판단 결과 상기 각도 플래그가 "0" 이상인 경우에는, 상기 ECU(10)는 상기 설정된 조향각에 각도 변화량을 더함으로써 새로운 조향각을 갱신하여 준다(S18).
이후, 상기 판단(S11) 결과 상기 차속센서(3)에서 감지된 차량의 속도가 ,중속(예들 들면, 50kph) 이상인 경우(S19)에는, 상기 ECU(10)는 상기 토오크 센서(1)에서 감지된 토오크가 데드존 3(deadzone 3) 이내인지를 판단하게 된다(S20). 상기 판단 결과 상기 토오크 센서(1)에서 감지된 토오크가 데드존 3(deadzone 3) 이내인 경우에는, 상기 ECU(10)는 상기 모터 위치 센서(6)에서 감지된 조향 각속도가 상기 데드존 4(deadzone 4) 이내인지를 판단하게 된다(S21). 상기 판단 결과 상기 모터 위치 센서(6)에서 감지된 조향 각속도가 데드존 4 이내인 경우에는, 상기 ECU(10)는 상기 스텝들(S19-S21)에서의 조건들이 일정 시간(예들 들면, 500msec) 이상 유지되는 지를 판단하게 된다(S22). 상기 판단 결과 상기 스텝들(S19-S21)에서의 조건들이 500msec 이상 유지되면, 상기 ECU(10)는 이 상태를 조향각의 중립 위치로 설정하고, 상기 각도 플래그를 2로 설정하게 된다(S16). 이어서, 상기 ECU(10)는 상기 각도 플래그가 "0" 이상인지를 판단하게 된다(S17). 상기 판단 결과 상기 각도 플래그가 "0" 이상인 경우에는, 상기 ECU(10)는 상기 설정된 조향각에 각도 변화량을 더함으로써 새로운 조향각을 갱신하여 준다(S18).
이와 같은 본 발명은 저속 내지 중속이하로 주행중인 경우에는 비교적 쉽게 조향각의 초기화를 가능하게 하여 복원 제어를 할 수 있고, 중속 이상으로 주행한 이후에는 보다 정밀한 중립 위치를 설정할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 운전자의 회전력을 감지하는 토오크 센서와, 차량의 속도를 감지하는 차속 센서와, 입력되는 전압값에 대응되는 전류를 출력하는 구동회로와, 상기 구동회로에서 출력되는 전류에 대응되는 회전력(보조 회전력)으로 자동차 타이어의 조향을 제어하는 모터로 구성된 전동식 파워 스티어링의 중립위치 설정 장치에서 있어서,
    상기 모터의 위치를 감지하여 모터의 조향 각속도를 추정하는 모터 위치 센서와;
    상기 차속 센서에서 감지된 차량의 속도와 상기 토크 센서에서 감지된 토오크, 및 상기 모터 위치 센서에서 추정된 모터의 조향 각속도를 이용하여 저속 내지 중속이하로 주행중에는 조향각의 초기화를 가능하게 하여 복원 제어를 할 수 있고, 중속 이상으로 주행한 이후에는 보다 정밀한 중립 위치를 설정하는 그 설정된 조향각의 중립위치에 대응되는 전압값을 상기 구동회로에 출력하는 ECU를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링의 중립위치 설정 장치.
  2. ECU에서 조향각을 중립위치로 설정하고 각도 플래그(flag)를 "0"으로 초기화시키는 제1 단계와;
    차속 센서에서 감지된 차량의 속도와 상기 토크 센서에서 감지된 토오크, 및 상기 모터 위치 센서에서 추정된 모터의 조향 각속도를 이용하여 저속 내지 중속이하로 주행중에 조향각의 초기화를 가능하게 하여 복원 제어를 수행하는 제2 단계와;
    차속 센서에서 감지된 차량의 속도와 상기 토크 센서에서 감지된 토오크, 및 상기 모터 위치 센서에서 추정된 모터의 조향 각속도를 이용하여 중속 이상으로 주행한 이후에는 보다 정밀한 중립 위치를 설정하는 제3 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링의 중립위치 설정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 단계는 ECU에서 상기 차속센서에서 감지된 차량의 속도가 저속 내지 중속 이하인지를 판단하는 제1 과정과;
    상기 판단 결과 상기 차속센서에서 감지된 차량의 속도가 저속 내지 중속 이하인 경우에는, 상기 ECU에서 상기 각도 플래그가 "2"인지를 판단하는 제2 과정과;
    상기 판단 결과 상기 각도 플래그가 "2"가 아닌 경우에는, 상기 ECU에서 상기 토오크 센서에서 감지된 토오크가 데드존 1(deadzone 1) 이내인지를 판단하는 제3 과정과;
    상기 판단 결과 상기 토오크 센서에서 감지된 토오크가 데드존 1(deadzone 1) 이내인 경우에는, 상기 ECU에서 상기 모터 위치 센서에서 감지된 조향 각속도가 상기 데드존 2(deadzone 2) 이내인지를 판단하는 제4 과정과;
    상기 판단 결과 상기 모터 위치 센서에서 감지된 조향 각속도가 데드존 2 이내인 경우에는, 상기 ECU에서 상기 제1 과정 내지 제3 과정에서의 조건들이 일정 시간 이상 유지되는 지를 판단하는 제5과정과;
    상기 판단 결과 상기 스텝들(S11-S14)에서의 조건들이 일정 시간 이상 유지되면, 상기 ECU에서 이 상태를 조향각의 중립 위치로 설정하고, 상기 각도 플래그를 1로 설정한 후, 상기 각도 플래그가 "0" 이상인지를 판단하는 제6 과정과;
    상기 판단 결과 상기 각도 플래그가 "0" 이상인 경우에는, 상기 ECU에서 상기 설정된 조향각에 각도 변화량을 더함으로써 새로운 조향각을 갱신하여 주는 제7 과정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링의 중립위치 설정 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제3 단계는 상기 차속센서에서 감지된 차량의 속도가 중속 이상인 경우에는, 상기 ECU에서 상기 토오크 센서에서 감지된 토오크가 데드존 3(deadzone 3) 이내인지를 판단하는 제1 과정과;
    상기 판단 결과 상기 토오크 센서에서 감지된 토오크가 데드존 3(deadzone 3) 이내인 경우에는, 상기 ECU에서 상기 모터 위치 센서에서 감지된 조향 각속도가 상기 데드존 4(deadzone 4) 이내인지를 판단하는 제2 과정과;
    상기 판단 결과 상기 모터 위치 센서에서 감지된 조향 각속도가 데드존 4 이내인 경우에는, 상기 ECU에서 상기 제1 과정 및 제2 과정에서의 조건들이 일정 시간 이상 유지되는 지를 판단하는 제3 과정과;
    상기 판단 결과 상기 제1 과정 및 제2 과정에서의 조건들이 일정 시간 이상 유지되면, 상기 ECU에서 이 상태를 조향각의 중립 위치로 설정하고, 상기 각도 플래그를 2로 설정한 후, 상기 각도 플래그가 "0" 이상인지를 판단하는 제4 과정과;
    상기 판단 결과 상기 각도 플래그가 "0" 이상인 경우에는, 상기 ECU에서 상기 설정된 조향각에 각도 변화량을 더함으로써 새로운 조향각을 갱신하여 주는 제5 과정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링의 중립위치 설정 방법.
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