KR20060101975A

KR20060101975A - 능동 전륜 조향 시스템에서의 조향각 센서의 오프셋보상제어방법

Info

Publication number: KR20060101975A
Application number: KR1020050023657A
Authority: KR
Inventors: 김성주; 진종학
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2006-09-27
Also published as: KR100968066B1

Abstract

본 발명은 AFS 시스템에서의 조향각 센서의 오프셋 보상제어방법에 관한 것으로, 입력 조향각 센서를 절대각 센서로 사용하고, 모터 위치 센서 또는 출력 조향각 센서를 상대각 센서로 사용하는 AFS 시스템에 있어서, 차량 타이어의 휠속 정보로부터 차량이 직진주행 상태인 경우에 절대각 센서를 사용하는 입력 조향각 센서의 오프셋량을 감지하고, 이 오프셋량만큼 상기 입력 조향각 센서 및 상대각 센서의 출력값을 보상해 줌으로써 운전자에게 이질감을 주지 않고 안전한 조향감을 제공할 수 있게 되는 효과가 있다.

AFS, 조향각 센서, 절대각 센서, 상대각 센서, 오프셋 보상

Description

능동 전륜 조향 시스템에서의 조향각 센서의 오프셋 보상제어방법{OFFSET COMPENSATION CONTROL METHODE OF STEERING ANGLE SENSOR IN ACTIVE FRONT STEERING SYSTEM}

도 1은 차량의 조향 시스템에 적용된 종래 AFS 시스템의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 AFS 시스템에서의 조향각 센서의 오프셋 보상제어방법을 보인 동작 흐름도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 조향핸들 2 : 조향칼럼

3 : 입력 조향각 센서 4 : ECU

5 : 능동 조향 메카니즘 6 : 조향 액츄에이터

7 : 출력 조향각 센서

본 발명은 능동 전륜 조향(Active Front Steering : 이하, 'AFS'라 칭함) 시스템에서의 조향각 센서의 오프셋(Offset) 보상제어방법에 관한 것으로, 특히 AFS 시스템에서 차량 타이어의 휠(Wheel) 속도 정보로부터 차량이 직진주행 상태인 경 우에 절대각 센서를 사용하는 입력 조향각 센서의 오프셋량을 감지하고, 이 오프셋량만큼 상기 입력 조향각 센서 및 상대각 센서의 출력값을 보상해 줌으로써 운전자에게 이질감을 주지 않고 안전한 조향감을 제공할 수 있도록 한 AFS 시스템에서의 조향각 센서의 오프셋 보상제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량에 적용되는, 전자제어장치(Electronic Control Unit ; 이하, 'ECU'라 칭함)를 이용하여 차량의 속도에 따라 운전자 핸들의 조작력을 줄여주어 가볍고 신속한 조향조작이 가능하도록 한 조향 시스템은, 기존의 유압식 파워 조향 시스템에 유압을 조정하는 전자제어밸브가 추가되어 어시스트량을 조절하는 전자제어 파워 조향(Electronic Power Steering) 시스템과 순수한 모터의 구동에 의해 어시스트량을 조절하는 전동식 파워 조향(Electric Power Steering ; 이하, 'EPS'라 칭함) 시스템으로 구분된다.

종래에는 상기와 같은 조향 시스템을 장착한 차량에 있어서, 운전자 핸들과 조향 액츄에이터 사이에 조향 기어비 가변기구를 구비시켜, 이 조향 기어비 가변기구의 작동을 통해 운전자 핸들의 조향입력에 대한 출력각도를 가변시켜 줌으로써 차량의 거동을 보다 안정화시킬 수 있도록 한 AFS 시스템이 적용되고 있다.

즉, 도 1은 차량의 조향 시스템에 적용된 종래 AFS 시스템의 구성도로서, 조향칼럼(2)에 결합된 조향핸들(1), 입력축의 조향 입력각을 검출하는 입력 조향각 센서(3), AFS 시스템의 전반적인 동작 제어를 위한 ECU(4), 조향기어 또는 조향칼럼(2)에 장착되고 조향 기어비 가변기구와 AFS 모터 및 모터 위치 센서로 이루어져 조향 기어비를 가변하기 위한 능동 조향 메카니즘(Active Steering Mecanism)(5), EPS 모터로 이루어져 EPS 시스템의 조향 어시스트를 위한 조타 보조력을 생성하는 조향 액츄에이터(Steering Actuator)(6), 출력축의 조향 출력각을 검출하는 출력 조향각 센서(7)로 구성되어 있으며, 상기 ECU(4)에서 입력 조향각, 차속, 횡가속도, 요 레이트(Yaw Rate) 등의 차량 상태정보를 입력받아 차량 상태에 대한 적정한 조향 기어비를 연산 및 설정하고, 이 설정된 조향 기어비에 따른 제어신호를 출력하여 능동 조향 메카니즘(5)을 구동시킴으로써 최적의 전륜 조향각 보상 제어를 수행한다.

이때, 상기 능동 조향 메카니즘(5)내 조향 기어비 가변기구는 선기어와 링기어 및 캐리어 등으로 이루어진 유성기어 세트로 구성된다.

상기와 같이 구성된 AFS 시스템에서는 상기 입력 조향각 센서(3)로 절대각 센서를 사용하여 상기 절대각 센서에 의거해 조향 기어비의 가변 제어를 수행한다.

즉, 상기 ECU(4)에서 차속을 입력받아 차속별 목표 조향 기어비의 설정 맵을 통해 해당 차속에 따른 목표 조향 기어비를 설정하고, 이 설정된 조향 기어비와 입력각으로부터 출력각을 연산하며, 이 연산된 출력각을 추종할 수 있도록 AFS 모터의 위치제어를 수행하는 것이다.

한편, 종래에는 상기 절대각 센서의 출력값이 일정량의 오프셋을 가지고 있다면, 출력축은 타이어의 정렬에 의해 0deg의 전륜각을 가지며 진행하지만, 오프셋이 있는 센서인 경우라면 오프셋량만큼 틀어진 채로 직진주행을 하게 된다.

또한, 절대각 신호 정보를 토대로 상대각 센서의 신호로부터 절대각을 연산하는 경우에도, 감속비와 오프셋을 곱한 만큼의 오프셋 값이 존재하게 되어, 이러 한 경우 운전자에게 이질감을 주게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 입력 조향각 센서를 절대각 센서로 사용하고, 모터 위치 센서 또는 출력 조향각 센서를 상대각 센서로 사용하는 AFS 시스템에 있어서, 차량 타이어의 휠속 정보로부터 차량이 직진주행 상태인 경우에 절대각 센서를 사용하는 입력 조향각 센서의 오프셋량을 감지하고, 이 오프셋량만큼 상기 입력 조향각 센서 및 상대각 센서의 출력값을 보상해 줌으로써 운전자에게 이질감을 주지 않고 안전한 조향감을 제공할 수 있도록 한 AFS 시스템에서의 조향각 센서의 오프셋 보상제어방법을 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 AFS 시스템에서의 조향각 센서의 오프셋 보상제어방법은, 차량의 조향 시스템에 적용되고, 입력 조향각 센서를 절대각 센서로, 모터 위치 센서 또는 출력 조향각 센서를 상대각 센서로 각각 구성하며, 차량 타이어의 휠속 정보를 인식하기 위한 수단을 구비하여, 차속에 근거하여 조향 기어비 가변기구를 통해 조향 기어비를 가변하는 AFS 시스템에 있어서, 상기 절대각 센서의 절대각 정보와 상대각 센서의 위치 정보로부터 상대각 센서의 절대위치 정보를 연산하는 제1단계와, 상기 제1단계 수행 후, 차속별 목표 조향 기어비의 설정 맵을 통해 해당 차속에 따른 목표 조향 기어비를 설정하고, 이 설정된 목표 조향 기어비와 입력각으로부터 목표 출력각을 연산하여 이 연산된 목 표 출력각을 추종하도록 AFS 모터의 위치제어를 수행하는 제2단계와, 상기 제2단계 수행 후, 차량 타이어의 좌우 휠속 정보를 연산하여 좌륜속도와 우륜속도의 차이값이 기준값 이내이면서 일정시간 이 상태를 유지하는지를 판단하는 제3단계와, 상기 제3단계의 판단 결과, 좌륜속도와 우륜속도의 차이값이 기준값 이내이면서 일정시간 이 상태를 유지하는 차량의 직진주행상태인 경우 상기 절대각 센서의 오프셋량을 연산하는 제4단계와, 상기 제4단계에서 연산된 절대각 센서의 오프셋량이 기준값 이상인지를 판단하여 기준값 이상이라면 절대각 센서의 출력값에 기설정된 보정량을 빼주어 오프셋량을 점차 감소시키고, 상대각 센서의 출력값도 조향 기어비 가변기구의 구속식만큼 연산하여 보정하도록 하는 제5단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 AFS 시스템에서의 조향각 센서의 오프셋 보상제어방법을 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 AFS 시스템의 능동 조향 메카니즘(5)내 조향 기어비 가변기구를 이루는 유성기어에 있어서, 아래첨자 A를 선기어, B를 링기어, C를 캐리어라고 가정하면, 기구적인 구속조건식은 아래 수학식 1, 2와 같이 표현된다.

상기와 같은 수학식에 있어서, 링기어를 생략하고, 또 하나의 선기어를 장착하고 단이 있는 플레닛(Planet) 기어를 채택하여도 동일한 결과를 얻게 된다. 상기 세 개의 기어에 각각 입력축, AFS 모터의 제어축, 출력축을 연결하면 조향 기어비 가변기구가 구현되고, 이때 연결순서는 제한이 없다.

그리고, 입력축을 아래첨자 A, 출력축을 아래첨자 B, 제어축을 아래첨자 C라고 가정하면, 목표 조향 기어비(K)에 따른 입출력 관계식은 아래 수학식 3과 같고, 추가의 감속기어를 통해 구동되는 캐리어와 모터의 관계식은 아래 수학식 4와 같으며, 수학식 1, 3, 4를 통합하면 아래 수학식 5와 같은 구속조건의 조합이 가능하다.

여기서,

는 입력 조향각 센서(3)로부터 검출되는 입력각이고,

는 출력 조향각 센서(7)로부터 검출되는 출력각이며,

는 모터 위치 센서로부터 검출되는 모터 회전각이다.

는 입력 조향각 센서(3)의 입력각과 모터 위치 센서의 감속비를 통해 조합되는 입력축에 대한 제어축의 관계구속조건이다.

상기와 같이 본 발명에서는 차량 타이어의 휠속 정보로부터 차량이 직진주행 상태임을 판별하여, 직진주행 상태인 경우라면 이 상태에서 절대각 센서(입력 조향각 센서)의 오프셋량을 감지하고, 운전자에게 이질감을 주지 않은 범위내에서 상기 감지된 오프셋량만큼 상기 입력 조향각 센서 및 상대각 센서의 출력값을 보상하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 AFS 시스템에서의 조향각 센서의 오프셋 보상제어방법을 보인 동작 흐름도로서, 이를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, AFS 시스템에서 AFS 시스템의 ECU(4)는 입력 조향각 센서(3)의 절대각 정보와 상대각 센서(출력 조향각 센서(7) 또는 모터 위치 센서)의 위치 정보로부터 상대각 센서의 절대위치 정보를 연산한다(S1).

이어, ECU(4)는 차속센서를 통해 감지되어 입력되는 차량의 속도를 연산하여 차속을 구하고(S2), 이어 차속별 목표 조향 기어비의 설정 맵을 통해 상기 단계(S2)에서 구한 해당 차속에 따른 목표 조향 기어비(K)를 설정한다(S3).

그리고 나서, 상기 단계(S3)에서 설정된 목표 조향 기어비(K)와 입력각으로부터 목표 출력각을 연산한다(S4).

이후, 상기 단계(S4)에서 연산된 목표 출력각을 추종하도록 AFS 모터의 위치제어를 수행한다(S5).

이때, 본 발명에 따른 입력 조향각 센서(3) 및 상대각 센서의 오프셋량을 보 상제어하기 위해 먼저 차량 타이어의 좌우 휠속 정보를 연산하고(S6), 이 연산된 좌륜속도와 우륜속도의 차이값이 기준값 이내이면서 일정시간 이 상태를 유지하는지를 판단한다(S7).

상기 단계(S7)의 판단 결과, 좌륜속도와 우륜속도의 차이값이 기준값 이내이면서 일정시간 이 상태를 유지하는 경우라면, 즉 차량이 직진주행임이 판별되면, 상기 절대각 센서인 입력 조향각 센서(3)의 오프셋량을 연산한다(S8).

상기 단계(S8)에서 연산된 입력 조향각 센서(3)의 오프셋량이 기준값 이상인지를 판단하여(S9) 기준값 이상이라면 절대각 센서의 출력값에 기설정된 보정량을 빼주어 오프셋량을 점차 감소시키고, 상대각 센서의 출력값도 상기 수학식 5의 구속식

만큼 연산하여 보정하도록 한다(S10).

이상, 상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 입력 조향각 센서를 절대각 센서로 사용하고, 모터 위치 센서 또는 출력 조향각 센서를 상대각 센서로 사용하는 AFS 시스템에 있어서, 차량 타이어의 휠속 정보로부터 차량이 직진주행 상태인 경우에 절대각 센서를 사용하는 입력 조향각 센서의 오프셋량을 감지하고, 이 오프셋량만큼 상기 입력 조향각 센서 및 상대각 센서의 출력값을 보상해 줌으로써 운전자에게 이질감을 주지 않고 안전한 조향감을 제공할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims

차량의 조향 시스템에 적용되고, 입력 조향각 센서를 절대각 센서로, 모터 위치 센서 또는 출력 조향각 센서를 상대각 센서로 각각 구성하며, 차량 타이어의 휠속 정보를 인식하기 위한 수단을 구비하여, 차속에 근거하여 조향 기어비 가변기구를 통해 조향 기어비를 가변하는 AFS 시스템에 있어서,

상기 절대각 센서의 절대각 정보와 상대각 센서의 위치 정보로부터 상대각 센서의 절대위치 정보를 연산하는 제1단계와,

상기 제1단계 수행 후, 차속별 목표 조향 기어비의 설정 맵을 통해 해당 차속에 따른 목표 조향 기어비를 설정하고, 이 설정된 목표 조향 기어비와 입력각으로부터 목표 출력각을 연산하여 이 연산된 목표 출력각을 추종하도록 AFS 모터의 위치제어를 수행하는 제2단계와,

상기 제2단계 수행 후, 차량 타이어의 좌우 휠속 정보를 연산하여 좌륜속도와 우륜속도의 차이값이 기준값 이내이면서 일정시간 이 상태를 유지하는지를 판단하는 제3단계와,

상기 제3단계의 판단 결과, 좌륜속도와 우륜속도의 차이값이 기준값 이내이면서 일정시간 이 상태를 유지하는 차량의 직진주행상태인 경우 상기 절대각 센서의 오프셋량을 연산하는 제4단계와,

상기 제4단계에서 연산된 절대각 센서의 오프셋량이 기준값 이상인지를 판단하여 기준값 이상이라면 절대각 센서의 출력값에 기설정된 보정량을 빼주어 오프셋 량을 점차 감소시키고, 상대각 센서의 출력값도 조향 기어비 가변기구의 구속식만큼 연산하여 보정하도록 하는 제5단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 능동 전륜 조향 시스템에서의 조향각 센서의 오프셋 보상제어방법.