KR20130044733A

KR20130044733A - 전동 유압식 파워 스티어링 시스템의 조향 제어 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20130044733A
Application number: KR1020110108941A
Authority: KR
Inventors: 김성종; 신현훈
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2011-10-24
Filing date: 2011-10-24
Publication date: 2013-05-03

Abstract

본 발명은 조향각에 따른 온 센터(On Center) 팩터(factor)를 작성하고 이를 차량속도와 조향각속도에 의해 생성된 3차원 속도맵에 적용함으로써 온 센터 영역에서는 강성감을 확보하고 오프 센터 영역에서는 걸림감이나 이질감 없이 부드럽게 조향을 제어할 수 있도록 한 전동 유압식 파워 스티어링 시스템의 조향 제어 방법에 관한 것으로, 차량속도와 조향각속도에 따라 3차원 속도맵을 생성하는 단계; 상기 차량속도에 따라 온 센터(on center)의 게인(gain)을 설정하고, 상기 차량속도에 따라 온 센터의 영역을 설정하는 단계; 설정된 상기 온 센터의 게인과, 상기 온 센터의 영역을 이용하여 조향각에 따른 온 센터의 팩터를 생성하는 단계; 및 생성한 상기 온 센터의 팩터를 상기 3차원 속도맵에 적용하여 조향 제어를 위한 모터출력 속도지령을 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동 유압식 파워 스티어링 시스템의 조향 제어 방법 및 장치{METHOD FOR CONTROLLING STEERING OF ELECTRICALLY HYDRAULIC POWERED STEERING SYSTEM AND APPARATUS THEREOF}

본 발명은 전동 유압식 파워 스티어링 시스템의 조향 제어 방법 및 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 조향각에 따른 온 센터(On Center) 팩터(factor)를 작성하고 이를 차량속도와 조향각속도에 의해 생성된 3차원 속도맵에 적용함으로써 온 센터 영역에서는 강성감을 확보하고 오프 센터 영역에서는 걸림감이나 이질감 없이 부드럽게 조향을 제어할 수 있도록 한 전동 유압식 파워 스티어링 시스템의 조향 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전동 유압식 파워 스티어링 시스템(EHPS : Electrically Hydraulic Powered Steering)은 차량의 차속에 의거하여 핸들의 조작력을 조절하는 것으로서, 차량의 속도가 고속인 경우, 핸들의 무게를 무겁게 조절하고, 차량의 속도가 저속인 경우, 핸들의 무게를 가볍게 한다.

또한, EHPS는 조향각속도가 빠를수록 모터속도를 증가시켜 캐치업을 저감하고, 조향각속도가 느릴수록 모터속도를 감소시켜 온 센터(On Center) 강성감을 확보한다.

이러한 EHPS는 차량속도와 조향각속도에 따라 모터 펌핑부(Motor Pump Unit)의 구동속도를 조절하여 오일을 토출시켜 유압을 생성한다.

그런데, 이러한 종래의 EHPS는 차량속도와 조향각속도만으로 모터 펌핑부의 속도지령을 생성하므로 온 센터시 조향감 제어를 위한 조건을 명확히 구분하기 어려운 문제점이 있다.

이로 인해 온 센터 강성감을 키우기 위해 일부 맵을 튜닝할 경우 조향 이질감이 발생하고, 전체 맵을 튜닝할 경우 캐치업 발생 및 조향력이 무거워지는 문제점이 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 2009-0061753호(2009.06.17 공개, 발명의 명칭 : 전동조향장치 최적제어장치)에 개시되어 있다.

본 발명은 조향각에 따른 온 센터(On Center) 팩터(factor)를 작성하고 이를 차량속도와 조향각속도에 의해 생성된 3차원 속도맵에 적용함으로써 온 센터 영역에서는 강성감을 확보하고 오프 센터 영역에서는 걸림감이나 이질감 없이 부드럽게 조향을 제어할 수 있도록 한 전동 유압식 파워 스티어링 시스템의 조향 제어 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 전동 유압식 파워 스티어링 시스템의 조향 제어 방법은, 차량속도와 조향각속도에 따라 3차원 속도맵을 생성하는 단계; 상기 차량속도에 따라 온 센터(on center)의 게인(gain)을 설정하고, 상기 차량속도에 따라 온 센터의 영역을 설정하는 단계; 설정된 상기 온 센터의 게인과, 상기 온 센터의 영역을 이용하여 조향각에 따른 온 센터의 팩터를 생성하는 단계; 및 생성한 상기 온 센터의 팩터를 상기 3차원 속도맵에 적용하여 조향 제어를 위한 모터출력 속도지령을 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 온 센터의 게인을 설정하는 단계는 상기 차량속도가 0인 경우 상기 온 센터의 게인을 1로 설정하고, 상기 차량속도가 기준차속 값을 초과하는 경우 상기 온 센터 게인을 특정 게인 값으로 설정하며, 상기 차량속도가 0보다 크고 기준차속 값 이하인 경우 상기 온 센터 게인을 특정 게인 값과 1 사이의 값으로 직선보간하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 온 센터의 영역을 설정하는 단계는 상기 차량속도가 제1튜닝값 이하인 경우 상기 온 센터의 각을 제1각도값으로 설정하고, 상기 차량속도가 제2튜닝값을 초과하는 경우 상기 온 센터의 각을 제2각도값으로 설정하며, 상기 차량속도가 상기 제1튜닝값을 초과하고 상기 제2튜닝값 이하인 경우 상기 온 센터의 각을 상기 제1각도값과 상기 제2각도값 사이의 값으로 직선보간하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 조향각에 따른 온 센터의 팩터를 생성하는 단계는 상기 차량속도에 따라 설정된 상기 온 센터의 게인 값 직선보간 구간에서 상기 조향각에 따라 상기 온 센터의 게인 값이 결정되고, 상기 차량속도에 따라 설정된 상기 온 센터의 영역의 직선보간 구간에서 상기 조향각에 따라 상기 온 센터의 각을 결정하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 의한 전동 유압식 파워 스티어링 시스템의 조향 제어 장치는 조향 제어를 위한 모터를 구동하는 모터 펌핑부; 모터출력 속도지령에 따라 상기 모터 펌핑부의 구동속도를 조절하는 모터 구동부; 및 차량속도와 조향각속도와 조향각에 따라 상기 모터 구동부로 상기 모터출력 속도지령을 출력하는 조향 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 조향 제어부는 상기 차량속도와 상기 조향각속도에 따라 3차원 속도맵을 생성하되, 상기 차량속도에 따라 온 센터(on center)의 게인(gain)과 영역을 가변하여 설정하고, 설정된 상기 온 센터의 게인과 상기 영역을 이용하여 상기 조향각에 따른 온 센터의 팩터 생성하며, 상기 온 센터의 팩터를 상기 3차원 속도맵에 적용하여 상기 모터출력 속도지령을 출력하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 조향각에 따른 온 센터(On Center) 팩터(factor)를 작성하고 이를 차량속도와 조향각속도에 의해 생성된 3차원 속도맵에 적용함으로써 온 센터 영역에서는 강성감을 확보하고 오프 센터 영역에서는 걸림감이나 이질감 없이 부드럽게 조향을 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 유압식 파워 스티어링 시스템의 조향 제어 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 유압식 파워 스티어링 시스템의 조향 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 온 센터의 게인을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 온 센터의 게인 값 설정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 온 센터의 영역 설정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 온 센터의 팩터 생성을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 권리 보호 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 유압식 파워 스티어링 시스템의 조향 제어 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 유압식 파워 스티어링 시스템의 조향 제어 장치는 조향 제어부(1), 모터 구동부(2), 모터 펌핑부(3)를 포함한다.

조향 제어부(1)는 캔 통신을 통해 차량속도와 조향각속도와 조향각을 입력받아 모터 구동부(2)로 조향 제어를 위한 모터출력 속도지령을 수행한다.

이러한 조향 제어부(1)는 차량속도와 조향각속도에 따라 3차원 속도맵을 생성한다.

또한, 조향 제어부(1)는 차량속도에 따라 온 센터(on center)의 게인(gain)과 영역을 가변하여 설정하고, 설정된 상기 온 센터의 게인과 상기 영역을 이용하여 상기 조향각에 따른 온 센터의 팩터 생성한다.

또한, 조향 제어부(1)는 온 센터의 팩터를 상기 3차원 속도맵에 적용하여 상기 모터출력 속도지령을 출력한다.

모터 구동부(2)는 모터출력 속도지령에 따라 모터 펌핑부(3)의 구동속도를 조절한다. 이러한 모터 구동부(2)는 속도제어기(21)와 전류제어기(22)를 포함하며, 모터펌핑부(3)로부터 전류와 모터위치, 모터속도를 피드백받아 모터 펌핑부(3)의 구동속도를 조절한다.

모터 펌핑부(3)는 모터 구동부(2)의 제어에 따라 조향 제어를 위한 모터를 구동한다.

이러한 본 발명은 조향각에 따른 온 센터 팩터를 작성하고 이를 차량속도와 조향각속도에 의해 생성된 3차원 속도맵에 적용함으로써 온 센터 영역에서는 강성감을 확보하고 오프 센터 영역에서는 걸림감이나 이질감 없이 부드럽게 조향을 제어한다.

이와 같이 구성된 전동 유압식 파워 스티어링 시스템의 조향 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 유압식 파워 스티어링 시스템의 조향 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 2를 참고하면, 먼저 차량속도와 조향각속도를 확인하고(S1), 차량속도와 조향각속도에 따라 3차원 속도맵을 생성한다(S2).

이어서, 차량속도에 따라 온 센터(on center)의 게인(gain)을 설정하고(S31 ~ S35), 차량속도에 따라 온 센터의 영역을 설정한다(S37 ~ S41).

온 센터의 게인을 설정하는 과정은 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 온 센터의 게인을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 온 센터의 게인 값 설정을 설명하기 위한 도면이다.

도 2 내지 도 4를 참고하면, 먼저 차량속도를 확인한다(S31). 이때, 차량속도가 0인 경우 온 센터의 게인을 1로 설정한다(S35).

그리고, 차량속도가 기준차속 값을 초과하는 경우 온 센터 게인을 특정 게인 값으로 설정한다(S34). 도 4에서 온 센터 속도 세팅 값이 기준차속이고, 세팅 값이 특정 게인 값이다.

그리고, 차량속도가 0보다 크고 기준차속 값 이하인 경우 온 센터 게인을 특정 게인 값과 1 사이의 값으로 직선보간한다(S35).

즉, 도 4에 도시한 바와 같이 차량이 정지 상태에서는 온 센터 게인 값을 1로 설정하고, 기준차속을 초과하는 경우에는 특정 게인 값으로 설정하며, 차량이 정지상태에서 기준차속까지 속도를 내는 구간에는 온 센터 게인을 특정 게인 값과 1 사이의 값으로 직선보간한다.

온 센터의 게인을 설정하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 온 센터의 영역 설정을 설명하기 위한 도면이다.

도 2와 도 5에 도시한 바와 같이, 먼저 차량속도가 제1튜닝값 이하인 경우 온 센터의 각을 제1각도값으로 설정한다(S37,S41).

그리고, 차량속도가 제2튜닝값을 초과하는 경우 온 센터의 각을 제2각도값으로 설정한다(S38, S39).

그리고, 차량속도가 제1튜닝값을 초과하고 제2튜닝값 이하인 경우 온 센터의 각을 제1각도값과 제2각도값 사이의 값으로 직선보간한다(S40).

도 5에 도시한 세팅값1은 제1각도값이고, 세팅값2는 제2각도값이며, 온 센터 속도 세팅값1은 제1튜닝값이고, 온 센터 속도 세팅값2는 제2튜닝값이다.

즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 먼저 차량속도가 온 센터 속도 세팅값1 이하인 경우 온 센터의 각을 세팅값1로 설정하고, 차량속도가 온 센터 속도 세팅값2를 초과하는 경우 온 센터의 각을 세팅값2로 설정하며, 차량속도가 온 센터 속도 세팅값1을 초과하고 온 센터 속도 세팅값2 이하인 경우 온 센터의 각을 세팅값1과 세팅값2 사이의 값으로 직선보간한다.

이어서, 설정된 온 센터의 게인과 온 센터의 영역을 이용하여 조향각에 따른 온 센터의 팩터를 생성한다(S42).

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 온 센터의 팩터 생성을 설명하기 위한 도면이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 도 4와 도 5에서 설정된 온 센터의 게인과 온 센터의 영역을 이용하여 조향각에 따라 온 센터의 팩터를 생성한다.

예를 들어, 차량이 주정차 또는 저속 주행에서 일반주행으로 변환시 온 센터의 팩터는 도 6에 도시한 바와 같이 차속이 증가할 수록 온 센터 속도 상수가 감소한다.

또한, 차량이 일반주행에서 고속주행으로 전환시 도 6에 도시한 바와 같이 차속이 증가할 수록 온 센터 각도가 작아진다.

즉, 조향각에 따른 온 센터의 팩터를 생성하는 과정은 차량속도에 따라 설정된 온 센터의 게인 값 직선보간 구간에서 조향각에 따라 상기 온 센터의 게인 값이 결정되고, 차량속도에 따라 설정된 상기 온 센터의 영역의 직선보간 구간에서 상기 조향각에 따라 온 센터의 각이 결정된다.

이렇게 생성된 온 센터의 팩터를 3차원 속도맵에 적용하여 조향 제어를 위한 모터출력 속도지령을 출력한다. 모터출력 속도지령은 온 센터 게인과 3차원 속도맵 속도지령을 곱하여 연산된다.

즉, 스티어링휠 각도가 0에 가까울수록 온 센터 게인을 감소시켜 온 센터 강성감을 확보한다.

정리하면, 본 발명은 차량속도와 조향각속도에 따라 3차원 속도맵을 생성한다. 그리고, 차량속도에 따라 온 센터(on center)의 게인(gain)과 영역을 가변하여 설정하고, 설정된 상기 온 센터의 게인과 상기 영역을 이용하여 조향각에 따른 온 센터의 팩터 생성한다. 그리고, 생성한 온 센터의 팩터를 3차원 속도맵에 적용하여 모터출력 속도지령을 출력한다.

이와 같이 본 발명은 조향각에 따른 온 센터 팩터를 작성하고 이를 차량속도와 조향각속도에 의해 생성된 3차원 속도맵에 적용함으로써 온 센터 영역에서는 강성감을 확보하고 오프 센터 영역에서는 걸림감이나 이질감 없이 부드럽게 조향을 제어할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

1 : 조향 제어부 2 : 모터 구동부
3 : 모터 펌핑부 21 : 속도 제어기
22 : 전류 제어기

Claims

차량속도와 조향각속도에 따라 3차원 속도맵을 생성하는 단계;
상기 차량속도에 따라 온 센터(on center)의 게인(gain)을 설정하고, 상기 차량속도에 따라 온 센터의 영역을 설정하는 단계;
설정된 상기 온 센터의 게인과, 상기 온 센터의 영역을 이용하여 조향각에 따른 온 센터의 팩터를 생성하는 단계; 및
생성한 상기 온 센터의 팩터를 상기 3차원 속도맵에 적용하여 조향 제어를 위한 모터출력 속도지령을 출력하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 유압식 파워 스티어링 시스템의 조향 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 온 센터의 게인을 설정하는 단계는
상기 차량속도가 0인 경우 상기 온 센터의 게인을 1로 설정하고, 상기 차량속도가 기준차속 값을 초과하는 경우 상기 온 센터 게인을 특정 게인 값으로 설정하며, 상기 차량속도가 0보다 크고 기준차속 값 이하인 경우 상기 온 센터 게인을 특정 게인 값과 1 사이의 값으로 직선보간하는 것을 특징으로 하는 전동 유압식 파워 스티어링 시스템의 조향 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 온 센터의 영역을 설정하는 단계는
상기 차량속도가 제1튜닝값 이하인 경우 상기 온 센터의 각을 제1각도값으로 설정하고, 상기 차량속도가 제2튜닝값을 초과하는 경우 상기 온 센터의 각을 제2각도값으로 설정하며, 상기 차량속도가 상기 제1튜닝값을 초과하고 상기 제2튜닝값 이하인 경우 상기 온 센터의 각을 상기 제1각도값과 상기 제2각도값 사이의 값으로 직선보간하는 것을 특징으로 하는 전동 유압식 파워 스티어링 시스템의 조향 제어 방법.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 조향각에 따른 온 센터의 팩터를 생성하는 단계는
상기 차량속도에 따라 설정된 상기 온 센터의 게인 값 직선보간 구간에서 상기 조향각에 따라 상기 온 센터의 게인 값이 결정되고, 상기 차량속도에 따라 설정된 상기 온 센터의 영역의 직선보간 구간에서 상기 조향각에 따라 상기 온 센터의 각을 결정하는 것을 특징으로 하는 전동 유압식 파워 스티어링 시스템의 조향 제어 방법.
조향 제어를 위한 모터를 구동하는 모터 펌핑부;
모터출력 속도지령에 따라 상기 모터 펌핑부의 구동속도를 조절하는 모터 구동부; 및
차량속도와 조향각속도와 조향각에 따라 상기 모터 구동부로 상기 모터출력 속도지령을 출력하는 조향 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 유압식 파워 스티어링 시스템의 조향 제어 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 조향 제어부는
상기 차량속도와 상기 조향각속도에 따라 3차원 속도맵을 생성하되, 상기 차량속도에 따라 온 센터(on center)의 게인(gain)과 영역을 가변하여 설정하고, 설정된 상기 온 센터의 게인과 상기 영역을 이용하여 상기 조향각에 따른 온 센터의 팩터 생성하며, 상기 온 센터의 팩터를 상기 3차원 속도맵에 적용하여 상기 모터출력 속도지령을 출력하는 것을 특징으로 하는 전동 유압식 파워 스티어링 시스템의 조향 제어 장치.