KR20120009099A - 전동식 조향장치의 제어 로직 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동식 조향장치의 제어 로직에 관한 것으로, 운전자의 조향 토크 입력과 대응되는 저주파 대역의 토크 변화율을 산출하기 위해서는 토크 게인을 적용하여, 저주파 토크 변화율에 충분한 보정 토크를 공급함으로써 빠른 응답 특성을 가질 수 있고 센서 노이즈 또는 외부 반력 노이즈 등과 대응되는 고주파 대역의 토크 변화율을 산출하기 위해서는 별도의 토크 게인을 적용하지 않으므로, 고주파 대역의 토크 변화율에 대해서 과도한 보정 토크가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

Description

전동식 조향장치의 제어 로직{CONTROL LOGIC OF MOTOR DRIVEN POWER STEERING}

본 발명은 전동식 조향장치의 제어 로직에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 주파수 대역에 대해서 서로 상이한 게인 값을 적용하여, 조향감을 향상함과 동시에 시스템 안정성을 유지할 수 있는 전동식 조향장치의 제어 로직에 관한 것이다.

일반적으로 전동식 조향(MDPS; Motor Driven Power Steering)시스템은 통상적으로 파워 펌프의 구동으로 오일이 순환되어 파워핸들을 작동시켜 주는 원리가 아닌 조향 휠 축 하단부에 보조 조향력을 발생시키기 위한 조향 모터가 따로 설치되어 차량에 시동을 걸면 모터가 작동하여 파워핸들을 작동시킨다.

이러한 전동식 조향 장치는 조향 토크의 변화율을 이용하여 토크 변화에 따른 조향 이질감을 최소화하기 위해서 전동식 조향 장치의 제어 로직을 포함한다. 그리고 전동식 조향 장치의 제어로직은 토크 변화율을 피드백 받아 보상 토크 변동량을 빠르게 예측하여, 운전자가 느끼는 토크 변동감을 최소화하는 로직이다.

이와 같은 전동식 조향 장치의 제어 로직은 토크 변화율에 대해서 모든 주파수 대역에서 일정한 조타력 게인을 적용한다.

그러나 이러한 전동식 조향 장치의 제어 로직은 저주파 대역의 조향 토크에 대한 토크 변화율과 노이즈 성분인 고주파 대역의 토크 변화율에 대해서, 주파수 대역과 무관하게 일정한 조타력 게인을 적용하여, 고주파의 노이즈 성분에 적용되는 큰 게인으로 인해서 고주파성 진동이 유발된다. 또한 이를 개선하기 위해서 토크 변화율에 따른 게인 값을 감소시킬 경우에는, 저주파성 조향입력에 대한 조향감 개선이 용이하지 않은 문제점이 발생된다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 고주파수 대역에 대해서 서로 상이한 게인 값을 적용하여, 조향감을 향상함과 동시에 시스템 안정성을 유지할 수 있는 전동식 조향장치의 제어 로직을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 전동식 조향장치의 제어 로직은 토크 변화율을 인가받아, 저주파 성분으로 로우패스필터링하는 제1로우패스로우패스필터와, 상기 토크 변화율을 인가받아 상기 제1로우패스필터에서 필터링 되는 주파수 보다 더 높은 고주파 성분으로 필터링하는 제2로우패스필터와, 상기 제1로우패스필터에서 출력되는 저주파 성분에, 조향 토크 및 차속에 따른 제1게인을 곱해서 저주파 토크 변화율을 산출하는 제1승산기와, 상기 제2로우패스필터에서 출력되는 고주파 성분에서 저주파 성분을 뺀 주파수 차 성분에 상기 제1게인과 같거나 작은 제2게인을 곱한 고주파 토크 변화율을 산출하는 제2승산기 및 상기 저주파 토크 변화율과 상기 고주파 토크변화율을 더해서, 주파수에 따른 보상 토크 변동량을 산출하는 가산기를 포함할 수 있다.

상기 제1승산기는 조향 토크에 따른 토크 게인과, 차량의 속도에 따른 차속 게인을 곱한 제1게인을 상기 저주파 성분에 곱해서 상기 저주파 토크 변화율을 산출할 수 있다.

상기 조향 토크에 따른 토크 게인은 1이상의 값일 수 있다.

상기 제2승산기는 상기 주파수 차 성분에 제2게인인 차량의 속도에 따른 차속 게인을 곱해서 고주파 토크 변화율을 산출할 수 있다.

조향 토크를 인가받아 토크 변화율을 산출하여, 상기 제1로우패스필터와 상기 제2로우패스필터로 인가하는 미분기를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 전동식 조향장치의 제어 로직은 고주파수 대역에 대해서 서로 상이한 게인 값을 적용하여, 조향감을 향상함과 동시에 시스템 안정성을 유지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 조향장치의 제어 로직이다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 조향장치의 제어 로직이 도시되어 있다.

도 1에서 도시된 바와 같이 전동식 조향장치의 제어 로직은 미분기(11), 제1로우패스필터(12), 제2로우패스필터(13), 제1승산기(14), 제2승산기(15) 및 가산기(16)를 포함한다. 그리고 전동식 조향장치의 제어 로직은 조향 토크에 따른 게인 값을 저장하고 있는 토크게인(17)과 차량 속도에 따른 게인 값을 저장하고 있는 속도게인(18)이 설정되어 있다.

우선 미분기(11)는 제1로우패스필터(12) 및 제2로우패스필터(LF2)와 전기적으로 연결되어, 조향 토크를 피드백 받아 미분하여 시간에 따른 조향 토크 변화 값인 토크 변화율을 산출하여, 제1로우패스필터(12) 및 제2로우패스필터(LF2)로 인가한다.

그리고 제1로우패스필터(12)는 미분기(11)에서 인가되는 토크 변화율을 저주파 성분으로 필터링한다. 이러한 제1로우패스필터(12)는 설정되어 있는 제1일정 주파수 미만의 저주파수 성분으로 토크 변화율을 필터링 한다.

그리고 제2로우패스필터(13)는 미분기(11)에서 인가되는 토크 변화율을 제1로우패스필터(12)에서 필터링 되는 주파수 보다 더 높은 고주파 성분으로 필터링한다. 이러한 제2로우패스필터(13)는 설정되어 있는 제2일정 주파수 미만의 고주파수로 토크 변화율을 필터링 한다.

즉, 제1로우패스필터(12)의 제1일정 주파수에 비해 제2로우패스필터(13)의 제2일정 주파수가 더 높은 주파수이며, 제1로우패스필터(12)에 의해서 필터링된 저주파수 성분에 비해서 제2로우패스필터(13)에서 필터링된 고주파수 성분이 더 높은 주파수 대역의 성분으로 필터링 된다.

그리고 제1승산기(14)는 제1로우패스필터(12)와 전기적으로 연결되어, 제1로우패스필터(12)에서 필터링된 저주파 성분을 인가받아, 조향 토크 및 차속에 따른 제1게인을 곱해서 저주파 토크 변화율을 산출한다. 여기서 제1게인은 조향 토크의 크기에 따른 게인인 토크 게인(17)과, 차량의 속도에 따른 게인인 속도 게인(18)의 곱이다.

즉, 제1승산기(14)는 제1로우패스필터(12)에서 인가되는 저주파 성분과, 토크게인(17) 및 속도 게인(18)을 곱해서 저주파 토크 변화율을 산출한다.

그리고 토크 게인(17)은 1이상의 값으로, 일정 조향 토크까지는 1로 일정하고, 일정 조향 토크를 초과하면 조향 토크 값에 비례하여 증가한다. 그러므로 제1승산기(14)에서 출력되는 저주파 토크 변화율은 저주파 성분에 속도게인(18)을 곱한 값에 비해서, 더 크거나 같은 값을 출력한다.

즉, 제1로우패스필터(LF1)를 통해 인가되는 저주파 성분에 대해서 조향 토크가 일정 조향 토크 이상이라면, 저 주파 토크 변화율은 1보다 큰 토크 게인(17)으로 인해서 저주파 성분에 속도게인(18)을 곱한 값에 비해서 더 큰 값이 되어, 저 주파 토크 변화율에 대응되는 충분한 보상 토크를 발생시킨다.

그리고 제2승산기(15)는 제2로우패스필터(13)에서 필터링된 고주파 성분에서 제1로우패스필터(12)에서 필터링된 저주파 성분을 뺀 주파수 차 성분을 인가받아, 제1게인보다 작거나 같은 제2게인을 곱해서, 고주파 토크 변화율을 산출한다. 이때, 제1로우패스필터(12)와 제2로우패스필터(13)와 전기적으로 연결되어, 제1로우패스필터(12)에서 필터링된 고주파 성분에서 제1로우패스필터(12)에서 필터링된 저주파 성분을 빼서 주파수 차 성분을 산출하는 감산기(19)가 더 개재된다.

그리고 제2승산기(15)는 감산기(19)에서 출력되는 주파수 차 성분과, 제2게인인 차량의 속도에 따른 게인인 속도 게인(18)을 곱해서 고주파 토크 변화율을 산출한다.

그리고 가산기(16)는 제1승산기(14) 및 제2승산기(15)와 전기적으로 연결되어, 제1승산기(14)에서 출력되는 저주파 토크 변화율과 제2승산기(15)에서 출력되는 고주파 토크 변화율을 더해서, 주파수에 따른 보상 토크 변동량을 산출한다.

즉, 이러한 전동식 조향장치의 제어 로직(10)은 운전자의 조향 토크 입력과 대응되는 저주파 대역의 토크 변화율을 산출하기 위해서는 토크 게인(17)을 적용하여, 일정 조향 토크를 초과하면, 저주파 성분에 속도게인(18)을 곱한 값에 비해서 더 큰 값을 출력하므로, 저주파 토크 변화율에 충분한 보정 토크를 공급하여 빠른 응답 특성을 가질 수 있다.

또한, 이러한 전동식 조향장치의 제어 로직(10)은 센서 노이즈 또는 외부 반력 노이즈 등과 대응되는 고주파 대역의 토크 변화율을 산출하기 위해서는 별도의 토크 게인(17)을 적용하지 않고, 속도 게인(18)만 적용하여, 일정 조향 토크를 초과하여도 고주파 성분에 속도게인(18)을 곱한 값과 동일한 값을 항상 출력하여, 센서 노이즈 또는 외부 반력 노이즈 등에는 둔감한 보정 토크를 공급함으로 고주파 대역의 토크 변화율에 대해서 과도한 보정 토크가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같은 전동식 조향장치의 제어 로직(10)은 고주파와 저주파 대역에 대해서 서로 상이한 게인 값을 적용하여, 조향감을 향상함과 동시에 시스템 안정성을 유지할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 전동식 조향장치의 제어 로직을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

10;전동식 조향장치의 제어 로직
11; 미분기 12; 제1로우패스필터
13; 제2로우패스필터 14; 제1승산기
15; 제2승산기 16; 가산기
17; 토크게인 18; 속도게인

Claims (5)

1. 토크 변화율을 인가받아, 저주파 성분으로 필터링하는 제1로우패스필터;
   상기 토크 변화율을 인가받아 상기 제1로우패스필터에서 필터링 되는 주파수 보다 더 높은 고주파 성분으로 필터링하는 제2로우패스필터;
   상기 제1로우패스필터에서 출력되는 저주파 성분에, 조향 토크 및 차속에 따른 제1게인을 곱해서 저주파 토크 변화율을 산출하는 제1승산기;
   상기 제2로우패스필터에서 출력되는 고주파 성분에서 저주파 성분을 뺀 주파수 차 성분에 상기 제1게인과 같거나 작은 제2게인을 곱한 고주파 토크 변화율을 산출하는 제2승산기; 및
   상기 저주파 토크 변화율과 상기 고주파 토크변화율을 더해서, 주파수에 따른 보상 토크 변동량을 산출하는 가산기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 제어 로직.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1승산기는
   조향 토크에 따른 토크 게인과, 차량의 속도에 따른 차속 게인을 곱한 제1게인을 상기 저주파 성분에 곱해서 상기 저주파 토크 변화율을 산출하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 제어 로직.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 조향 토크에 따른 토크 게인은 1이상의 값인 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 제어 로직.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2승산기는
   상기 주파수 차 성분에 제2게인인 차량의 속도에 따른 차속 게인을 곱해서 고주파 토크 변화율을 산출하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 제어 로직.
5. 청구항 1에 있어서,
   조향 토크를 인가받아 토크 변화율을 산출하여, 상기 제1로우패스필터와 상기 제2로우패스필터로 인가하는 미분기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 제어 로직.

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