KR20120084368A

KR20120084368A - 전동식 동력보조 조향장치

Info

Publication number: KR20120084368A
Application number: KR1020110005693A
Authority: KR
Inventors: 김혁
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2011-01-20
Filing date: 2011-01-20
Publication date: 2012-07-30

Abstract

본 발명은 조향휠에 작용하는 조타토크를 검출하고 상기 조타토크에 대응한 조타토크신호를 출력하는 조타토크센서, 차량속도를 검출하고 차량속도에 대응한 차속신호를 출력하는 차속센서, 운전자의 조작에 의해 기본 전류맵을 변경시킬 수 있는 전류맵 변경신호를 출력하는 전류맵 변경부, 복수의 전류맵들을 저장하고, 상기 복수의 전류맵들 중 미리 설정된 기본 전류맵 또는 상기 미리 설정된 기본 전류맵으로부터 변경된 변경 전류맵을 로딩하는 전류맵 저장부, 상기 전류맵 저장부로부터 상기 기본 전류맵을 읽어들이고 상기 전류맵 변경신호에 따라 상기 기본 전류맵 또는 상기 변경 전류맵의 로딩을 제어하고, 상기 조타토크신호 및 상기 차속신호에 따른 목표전류를 상기 기본 전류맵 또는 상기 변경 전류맵으로부터 읽어들이며, 실제전류신호를 입력받아 상기 목표전류와 실제전류의 차이를 보상하는 전류제어신호를 출력하는 전자제어유닛, 상기 전류제어신호에 따라 전동기에 전류를 공급하는 전동기 구동부 및 상기 전동기에 실제 흐르는 상기 실제전류를 검출하고 상기 실제전류에 해당되는 상기 실제전류신호를 상기 전자제어유닛으로 출력하는 전동기 전류 검출부를 포함한다.

Description

전동식 동력보조 조향장치{Electric Power Steering Apparatus}

본 발명은 전동식 동력보조 조향장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 조향장치는 자동차의 진행 방향을 운전자의 의지대로 변경할 수 있도록 하기 위한 장치로서 자동차의 바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치이다.

최근의 동력보조 조향장치는 차량의 고속 주행시 조향 휠의 조작이 무겁도록 하고, 차량의 저속 주행시에는 조향 휠의 조작이 가볍도록 조향력을 보조한다.

이러한 동력보조 조향장치의 종류는 다양하며, 전동기를 이용하여 조향력을 보조하는 전동식 동력보조 조향장치가 많이 쓰이고 있다. 전동식 동력보조 조향장치는 전동기에 공급되는 전류를 제어함으로써 보조 조향력의 크기를 결정한다.

이와 같이 전동식 동력보조 조향장치는 조향 휠에 인가된 조향 토크와 차속에 따라 전동기에 공급되는 전류값에 대한 정보를 포함하는 전류 맵(map)저장하고 있다. 전류 맵에 따라 보조 조향력이 공급될 때 운전자마다 조향 휠 조작에 대한 느낌이 다를 수 있다.

따라서 운전자의 취향에 따라 보조 조향력을 다양하게 공급할 수 있는 전동식 동력보조 조향장치에 대한 요구가 증대되고 있다.

이러한 배경에서, 본 발명은, 운전자의 취향에 따라 보조 조향력을 다양하게 공급할 수 잇는 전동식 동력보조 조향장치를 제공하기 위한 것이다.

일측면에서 본 발명은 조향휠에 작용하는 조타토크를 검출하고 상기 조타토크에 대응한 조타토크신호를 출력하는 조타토크센서, 차량속도를 검출하고 차량속도에 대응한 차속신호를 출력하는 차속센서, 운전자의 조작에 의해 기본 전류맵을 변경시킬 수 있는 전류맵 변경신호를 출력하는 전류맵 변경부, 복수의 전류맵들을 저장하고, 상기 복수의 전류맵들 중 미리 설정된 기본 전류맵 또는 상기 미리 설정된 기본 전류맵으로부터 변경된 변경 전류맵을 로딩하는 전류맵 저장부, 상기 전류맵 저장부로부터 상기 기본 전류맵을 읽어들이고 상기 전류맵 변경신호에 따라 상기 기본 전류맵 또는 상기 변경 전류맵의 로딩을 제어하고, 상기 조타토크신호 및 상기 차속신호에 따른 목표전류를 상기 기본 전류맵 또는 상기 변경 전류맵으로부터 읽어들이며, 실제전류신호를 입력받아 상기 목표전류와 실제전류의 차이를 보상하는 전류제어신호를 출력하는 전자제어유닛, 상기 전류제어신호에 따라 전동기에 전류를 공급하는 전동기 구동부 및 상기 전동기에 실제 흐르는 상기 실제전류를 검출하고 상기 실제전류에 해당되는 상기 실제전류신호를 상기 전자제어유닛으로 출력하는 전동기 전류 검출부를 포함한다.

상기 전자제어유닛은 상기 목표전류값이 현재 조타토크 및 현재 차속에 해당되는 상기 기본 전류맵의 목표전류값보다 작아지도록 상기 기본 전류맵을 변경할 수 있다.

상기 전자제어유닛은 상기 목표전류값이 현재 조타토크 및 현재 차속에 해당되는 기본 전류맵의 상기 목표전류값보다 커지도록 상기 기본 전류맵을 변경할 수 있다.

상기 전자제어유닛의 상기 변경 전류맵 생성은 특정 조타토크 및 특정 차속에서 상기 기본 전류맵의 목표전류값의 변화기울기를 조절함으로써 이루어질 수 있다.

상기 전자제어유닛의 변경 전류맵 생성은 특정 조타토크 및 특정 차속에서 상기 기본 전류맵의 목표전류값의 크기를 조절함으로써 이루어질 수 있다.

상기 전자제어유닛은 상기 차속신호를 입력받아 차속이 0 이 아닌 상태에서 입력되는 상기 전류맵 변경신호에 대한 동작 수행을 중지할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 운전자에 의하여 기본 전류 맵을 변경할 수 있음으로써 운전자의 취향에 맞는 보조 조향력이 공급될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 동력보조 조향장치를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 동력보조 조향장치의 전류맵 저장부에 저장된 전류맵 코드 및 전류맵의 일례를 나타낸다.
도 3 및 도 4은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 동력보조 조향장치의 기본 전류맵 변경 과정을 나타낸다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 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 발명의 실시예에 따른 전동식 동력보조 조향장치를 장착한 차량을 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전동식 동력보조 조향장치(100)는 조타토크센서(110), 차속센서(111), 전류맵 변경부(114), 전류맵 저장부(115), 전자제어유닛(114), 전동기 구동부(115), 전동기 전류 검출부(116) 및 전동기(117)을 포함한다.

조타토크센서(110)는 조향휠(102)에 작용하는 조타토크(torque)를 검출하고 조타토크에 대응한 조타토크신호를 출력한다. 예를 들어, 조타토크센서(110)는 운전자의 조향휠(102) 조작에 의하여 비틀리는 토션바의 비틀림 양에 해당되는 조타토크신호를 출력할 수 있다.

차속센서(111)는 차량속도를 검출하고 차량속도에 대응한 차속신호를 출력한다. 예를 들어, 차속센서(111)는 차량의 휠 회전에 따라 발생하는 휠펄스를 일정 시간마다 카운팅함으로써 현재 차량의 속도에 대한 차속신호를 출력할 수 있다.

전류맵 변경부(114)는 운전자의 조작에 의해 기본 전류맵을 변경시킬 수 있는 전류맵 변경신호를 출력한다. 예를 들어, 전류맵 변경부(114)는 기본 모드, 스포츠 모드 (sport mode), 컴포트 모드 (comport mode) 중 하나에 해당되는 전류맵 변경신호를 출력할 수 있다. 이 때 전류맵 변경부(114)가 출력하는 기본 모드, 스포츠 모드, 컴포트 모드 각각의 전류맵 변경신호의 전압 크기는 서로 다를 수 있다.

전류맵 저장부(115)는 복수의 전류맵들을 저장하고, 복수의 전류맵들 중 미리 설정된 기본 전류맵 또는 미리 설정된 기본 전류맵으로부터 변경된 변경 전류맵을 로딩한다. 이 때 전류맵 저장부(115)는 복수의 전류맵을 저장하기 위하여 EEPROM(electrically erasable and programmable read only memory)과 같은 제1 저장부와 전동식 동력보조 조향장치의 동작시 미리 설정된 기본 전류맵을 제1 저장부로부터 읽어들여 미리 설정된 기본 전류맵 또는 미리 설정된 기본 전류맵으로부터 변경된 변경 전류맵을 로딩(loading)하기 위한 RAM(Random Access Memory)과 같은 제2 저장부를 포함할 수 있다.

한편, 전자제어유닛(114)은 전류맵 저장부(115)로부터 미리 설정된 기본 전류맵을 읽어들이고 전류맵 변경신호에 따라 미리 설정된 기본 전류맵 또는 미리 설정된 기본 전류맵으로부터 변경된 변경 전류맵의 로딩을 제어하고, 조타토크신호 및 차속신호에 따른 목표전류를 로딩된 기본 전류맵 또는 변경 전류맵으로부터 읽어들이고, 실제전류신호를 입력받아 목표전류와 실제전류의 차이를 보상하는 전류제어신호를 출력한다. 이 때 전류제어신호는 PWM (Pulse Width Modulation) 신호일 수 있다.

전동기 구동부(115)은 전자제어유닛(114)로부터 출력된 전류제어신호에 따라 전동기(117)에 전류를 공급한다.

전동기 전류 검출부(116)는 전동기(117)에 실제 흐르는 실제전류를 검출하고 실제전류에 해당되는 실제전류신호를 전자제어유닛(114)으로 출력한다.

운전자가 조향휠(102)을 조작하면 스티어링축(103)에 가해지는 조타토크에 의하여 피니언(105a)의 회전력이 래크축(105b)의 축방향 직선 운동에 변환되고, 지지봉(106)을 통하여 차륜(107)의 진행방향을 변화시킨다.

이 때 전동기 구동부(115)로부터 전류를 공급받은 전동기(117)는 보조 조향력을 전동기(115)의 구동축과 연결된 하이포이드 기어(hypoid gear)(104)를 통하여 피니언(105a)에 전달한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 동력보조 조향장치의 전류맵 저장부(115)에 저장된 전류맵 코드 및 전류맵의 일례를 나타낸다.

도 2에 도시된 바와 같이, 전류맵 저장부(115)은 코드 A 내지 코드 P 각각에 해당되는 1 번 전류맵 내지 16 번 전류맵을 저장한다. 이와 같은 복수의 전류맵들 중에서 기본 전류맵이 차량의 양산 과정에서 설정될 수 있다. 예를 들어, 지역이나 국가에 따라 운전자의 취향이 다르므로 전류맵 저장부(115)는 다양한 전류맵들을 저장하고 있으며, 복수의 전류맵들 중 하나가 지역이나 국가 또는 여러 이유에 따라 기본 전류맵으로 미리 설정된다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 전동식 동력보조 조향장치의 경우, 운전자가 전류맵 변경부(114)를 조작하면, 전자제어유닛(112)은 전류맵 저장부(115)로부터 미리 설정된 기본 전류맵을 로딩하도록 제어하고 전류맵 변경신호에 따라 기본 전류맵 또는 변경 전류맵을 이용하여 보조 조향력을 공급하도록 제어한다.

본 발명의 실시예에 따른 전동식 동력보조 조향장치는 다양한 운전자의 취향을 만족시킬 수 있고, 운전자 취향에 따른 전류맵을 모두 저장할 필요없이 기본 전류맵을 변경하므로 전류맵 저장부(115)의 저장 용량이 과도하게 증대되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 운전자가 스포츠 모드를 선택할 경우 전자제어유닛(112)은 목표전류값이 현재 조타토크 및 현재 차속에 해당되는 기본 전류맵의 목표전류값보다 작아지도록 기본 전류맵을 변경한다. 따라서 고속 주행이 많은 스포츠 모드에서 보조 조향력이 상대적으로 감소하므로 운전자는 안정적인 조향휠(102) 조작이 가능하다. 또한 운전자가 컴포트 모드를 선택할 경우, 전자제어유닛(112)은 목표전류값이 현재 조타토크 및 현재 차속에 해당되는 기본 전류맵의 목표전류값보다 커지도록 기본 전류맵을 변경한다. 따라서 저속 주행이 많은 컴포트 모드에서 보조 조향력이 상대적으로 커지므로 운전자는 조향휠(102)을 쉽게 조작할 수 있다.

한편 전자제어유닛(114)의 변경 전류맵 생성은 도 3에 도시된 바와 같이, 특정 조타토크 및 특정 차속에서 기본 전류맵의 목표전류값의 변화기울기를 조절함으로써 이루어질 수 있다. 또한 전자제어유닛(114)의 변경 전류맵 생성은 도 4에 도시된 바와 같이, 특정 조타토크 및 특정 차속에서 기본 전류맵의 목표전류값의 크기를 조절함으로써 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에서 전자제어유닛(112)은 차속이 0이 아닌 경우 전류맵 변경신호에 대한 동작을 수행하지 않을 수 있다. 즉, 차량이 운행하는 과정에서 전류맵 변경신호에 따라 전류맵의 변경될 경우 운전자는 조향휠(102) 조작의 이질감을 느낄 수 있을 뿐만 아니라 차량의 안전 주행에도 영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에서 전자제어유닛(112)은 차속신호를 입력받아 차속이 0 이 아닌 상태에서 입력되는 전류맵 변경신호에 대한 동작 수행을 중지함으로써 갑작스런 전류맵 변경으로 인한 조향휠(102) 조작의 이질감을 방지하고 차량의 안정적인 주행을 보장할 수 있다.

도 2 내지 도 4에 도시된 전류맵의 가로축 및 세로축 각각은 조타토크 및 목표전류값에 해당된다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변경이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

조향휠에 작용하는 조타토크를 검출하고 상기 조타토크에 대응한 조타토크신호를 출력하는 조타토크센서;
차량속도를 검출하고 차량속도에 대응한 차속신호를 출력하는 차속센서;
운전자의 조작에 의해 기본 전류맵을 변경시킬 수 있는 전류맵 변경신호를 출력하는 전류맵 변경부;
복수의 전류맵들을 저장하고, 상기 복수의 전류맵들 중 미리 설정된 기본 전류맵 또는 상기 미리 설정된 기본 전류맵으로부터 변경된 변경 전류맵을 로딩하는 전류맵 저장부;
상기 전류맵 저장부로부터 상기 기본 전류맵을 읽어들이고 상기 전류맵 변경신호에 따라 상기 기본 전류맵 또는 상기 변경 전류맵의 로딩을 제어하고, 상기 조타토크신호 및 상기 차속신호에 따른 목표전류를 상기 기본 전류맵 또는 상기 변경 전류맵으로부터 읽어들이며, 실제전류신호를 입력받아 상기 목표전류와 실제전류의 차이를 보상하는 전류제어신호를 출력하는 전자제어유닛;
상기 전류제어신호에 따라 전동기에 전류를 공급하는 전동기 구동부; 및
상기 전동기에 실제 흐르는 상기 실제전류를 검출하고 상기 실제전류에 해당되는 상기 실제전류신호를 상기 전자제어유닛으로 출력하는 전동기 전류 검출부
를 포함하는 전동식 동력보조 조향장치.
제1항에 있어서,
상기 전자제어유닛은 상기 목표전류값이 현재 조타토크 및 현재 차속에 해당되는 상기 기본 전류맵의 목표전류값보다 작아지도록 상기 기본 전류맵을 변경하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력보조 조향장치.
제1항에 있어서,
상기 전자제어유닛은 상기 목표전류값이 현재 조타토크 및 현재 차속에 해당되는 기본 전류맵의 상기 목표전류값보다 커지도록 상기 기본 전류맵을 변경하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력보조 조향장치.
제1항에 있어서,
상기 전자제어유닛의 상기 변경 전류맵 생성은 특정 조타토크 및 특정 차속에서 상기 기본 전류맵의 목표전류값의 변화기울기를 조절함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동식 동력보조 조향장치.
제1항에 있어서,
상기 전자제어유닛의 변경 전류맵 생성은 특정 조타토크 및 특정 차속에서 상기 기본 전류맵의 목표전류값의 크기를 조절함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동식 동력보조 조향장치.
제1항에 있어서,
상기 전자제어유닛은 상기 차속신호를 입력받아 차속이 0 이 아닌 상태에서 입력되는 상기 전류맵 변경신호에 대한 동작 수행을 중지하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력보조 조향장치.