KR20130066116A - 토크 보상로직을 구비한 전동식 조향장치 및 이의 제어방법 - Google Patents

토크 보상로직을 구비한 전동식 조향장치 및 이의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 토크 보상로직을 구비한 전동식 조향장치에 관한 것으로, 상기 발명은 구동모터부; 토크센서로부터 입력되는 조향토크를 이용하여 랙과 연동된 구동모터를 제어하기 위한 구동토크를 생성하는 구동토크 생성모듈과, 카메라기반의 차로이탈방지시스템(Lane Keeping Assit System, LKAS)으로부터 입력된 차량의 진행각과 외부의 연동된 차량의 전자기기로부터 입력된 차량정보를 이용하여 차량의 직진정도를 파악하고, 차량의 전자기기로부터 입력되는 차량정보를 이용하여 차량의 진행방향의 횡측에 가해지는 횡력을 산출하여 차량의 쏠림정도를 파악하는 차량상태 판단모듈과, 상기 파악된 차량의 쏠림정도를 이용하여 차량의 쏠림이 발생된 것으로 판단된 경우 상기 파악된 직진정도에 대응하여 상기 생성된 구동토크를 보상하는 구동토크 보상모듈과, 상기 보상된 구동토크를 이용하여 상기 구동모터부를 제어하는 구동모듈을 구비한 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 본 발명은 LKAS로부터 입력된 차량의 진행각을 참조하여 보상토크의 량을 결정함으로써 종래 고정된 보상토크의 량을 이용하는 것보다 최적화된 구동토크의 보상을 수행하여 차량의 쏠림 발생시 직진을 유지하려는 운전자의 조향력을 최적화하여 운전의 편의성을 향상할 수 있다.

Description

토크 보상로직을 구비한 전동식 조향장치 및 이의 제어방법{Motor Driven Power Steering including torque compensation logic and control method thereof}
본 발명은 전동식 조향장치에 관한 것으로, 구체적으로는 토크 보상을 통해 운전자의 조타력을 최적화하는 전동식 조향장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
전동식 조향장치(Motor Driven Power Steering, MDPS)는 전동식 모터에 의해 조향휠의 조타력을 보조해 주는 조향장치로서, 조타력을 보조해 주는 기본 적인 기능에 더하여 차속 또는 도로 구배와 같은 주행환경 등을 고려한 토크 보상을 수행함으로써 직진 주행을 유지하려는 운전자의 토크를 경감하는 기술이 개발되었다.
그러나, 종래 전동식 조향장치는 차량이 쏠리는 상태에서 차량의 직진 정도를 차량의 차속, 조향각, 조향각속도 및 선회반경에 의해 파악하고 있어, 이러한 정보만을 가지고 차량 자체의 구조적 원인 및 바람과 같은 외력에 의해 영향받는 차량의 실제 진행방향을 정확히 인식하기는 어려운 한계를 가지고 있다.
이에 따라 종래 전동식 조향장치는 차량의 정확한 직진정도에 대한 판단이 어려워 정확한 차량 상태에 대응하는 토크 보상을 수행할 수 없는 문제를 가진다.
KR 10-2009-0027012 A, 2009. 03. 16, 도면 1
본 발명의 목적은 도로의 구배 등의 원인에 의해 차량의 쏠림이 발생하는 경우 차량의 직진 상태에 대한 정확한 파악을 기반으로 토크 보상을 수행함으로써 차량의 쏠림 발생시의 운전자의 조향력을 최적화할 수 있는 전동식 조향장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징은 토크 보상로직을 구비한 전동식 조향장치에 관한 것으로, 본 전동식 조향장치는 조향휠의 조향에 대응하여 랙을 구동하기 위한 구동모터부; 토크센서로부터 입력되는 조향토크를 이용하여 랙과 연동된 상기 구동모터부를 제어하기 위한 구동토크를 생성하는 구동토크 생성모듈과, 카메라기반의 차로이탈방지시스템(Lane Keeping Assit System, LKAS)으로부터 입력된 차량의 진행각과 외부의 연동된 차량의 전자기기로부터 입력된 차량정보를 이용하여 차량의 직진정도를 파악하고, 차량의 전자기기로부터 입력되는 차량정보를 이용하여 차량의 진행방향의 횡측에 가해지는 횡력을 산출하여 차량의 쏠림정도를 파악하는 차량상태 판단모듈과, 상기 파악된 차량의 쏠림정도를 이용하여 차량의 쏠림이 발생된 것으로 판단된 경우 상기 파악된 직진정도에 대응하여 상기 생성된 구동토크를 보상하는 구동토크 보상모듈과, 상기 보상된 구동토크를 이용하여 상기 구동모터부를 제어하는 구동모듈을 구비한 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구동토크 보상모듈은 상기 파악된 직진정도가 좋을수록 운전자의 조향력이 증가하도록 상기 구동토크의 보상을 위한 보상토크의 량을 작게 할 수 있다.
상기 구동토크 보상모듈은, 상기 차량정보 중 차량의 조향각센서로부터 입력된 조향각과 상기 차량의 진행각의 비교에 의해 실제 조향각을 산출하고, 이 산출된 실제 조향각에 의해 상기 차량의 직진정도를 결정할 수 있다.
상기 차량상태 판단모듈에서 차량의 직진정도를 파악하기 위해 이용된 차량정보는 조향센서로부터 입력된 조향각과 이에의해 산출되는 조향각속도와 차속센서로부터 입력된 차속과 요레이트센서로부터 입력된 요레이트에 의해 산출되는 선회반경으로 이루어 질 수 있다.
상기 차량상태 판단모듈에서 차량의 쏠림정도를 파악하기 위해 이용된 차량정보는 상기 조향토크로부터 입력된 조향토크에 의해 산출된 조향토크의 평균값과 조향토크의 감지시간으로 이루어 질 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 특징은 토크 보상로직을 구비한 전동식 조향장치의 제어방법에 관한 것으로, 본 전동식 조향장치의 제어방법은 토크센서로부터 입력되는 조향토크를 이용하여 랙과 연동된 구동모터부를 제어하기 위한 구동토크를 생성하는 구동토크 생성단계; 카메라기반의 차로이탈방지시스템(Lane Keeping Assit System, LKAS)으로부터 입력된 차량의 진행각과 외부의 연동된 차량의 전자기기로부터 입력된 차량정보를 이용하여 차량의 직진정도를 파악하고, 차량의 전자기기로부터 입력되는 차량정보를 이용하여 차량의 진행방향의 횡측에 가해지는 횡력을 산출하여 차량의 쏠림정도를 파악하는 차량상태 판단단계; 상기 파악된 차량의 쏠림정도을 이용하여 차량의 쏠림이 발생된 것으로 판단된 경우 상기 파악된 직진정도에 대응하여 상기 생성된 구동토크를 보상하는 구동토크 보상단계; 및 상기 보상된 구동토크를 이용하여 상기 구동모터부를 제어하는 구동단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구동토크 보상단계는 상기 파악된 직진정도가 좋을수록 운전자의 조향력이 증가하도록 상기 구동토크의 보상을 위한 보상토크의 량을 작게 할 수 있다.
상기 구동토크 보상단계는, 상기 차량정보 중 차량의 조향각센서로부터 입력된 조향각과 상기 차량의 진행각의 비교에 의해 실제 조향각을 산출하고, 이 산출된 실제 조향각에 의해 상기 차량의 직진정도를 결정할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 차로이탈방지시스템(Lane Keeping Assit System, LKAS)으로부터 입력된 차량의 진행각을 참조하여 보상토크의 량을 결정함으로써 종래 고정된 보상토크의 량(0.4 N.m)을 이용하는 것보다 최적화된 구동토크의 보상을 수행하여 차량의 쏠림 발생시 직진을 유지하려는 운전자의 조향력을 최적화하여 운전의 편의성을 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에 대한 블록도이다.
도 2는 보상토크의 양의 결정하기 위한 도 1에 도시된 구동토크 보상모듈의 제어절차도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 전동식 조향장치의 효과를 나타내기 위한 그래프이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치 및 이의 제어방법에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에 대한 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전동식 조향장치(Motor Driven Power Steering, MDPS)(1)는 구동모터부(10) 및 제어부(20)로 이루어지며, 조향휠의 조타력을 보조해 주는 조향장치로서 토크 보상을 통해 운전자의 조향력을 최적화할 수 있다.
구동모터부(10)는 제어부(20)에 의해 구동되며, 조향휠의 조향에 대응하여 랙을 구동함으로써 차륜을 구동한다.
제어부(20)는 도 1에 도시된 바와 같이, 구동토크 생성모듈(22), 차량상태 판단모듈(23), 구동토크 보상모듈(24), 구동모듈(26)로 나누어 질 수 있으며, 본 실시예에 따른 전동식 조향장치(1)의 전반적인 동작을 제어한다. 이러한 기능상의 구분은 설명의 편의를 위한 것이며, 본 실시예에 따른 제어부(20)는 이와 같은 모듈들로만 구분되어 한정되지 않는다.
구동토크 생성모듈(22)은 조향휠의 조향에 의한 조향토크를 감지하는 토크센서부터 입력되는 조향토크를 랙과 연동된 구동모터를 제어하기 위한 구동토크를 생성할 수 있다.
차량상태 판단모듈(23)은 카메라기반의 차로이탈방지시스템(Lane Keeping Assit System, LKAS)으로부터 입력된 차량의 진행각과 차량의 전자기기로부터 입력되는 차량정보를 이용하여 차량의 직진정도를 파악할 수 있다.
여기서 차량정보는 토크센서로부터 입력되는 조향토크와 조향각센서로부터 입력된 조향각과 이에 의해 산출된 조향각속도와 차속센서로부터 입력된 차속과 요레이트센서로부터 입력된 요레이트에 의해 산출되는 선회반경으로 이루어질 수 있다.
또한 차량상태 판단모듈(23)은 차량의 전자기기로부터 입력되는 차량정보를 이용하여 차량의 진행방향의 횡측에 가해지는 횡력을 산출하여 차량의 쏠림정도를 파악한다. 여기서 조향토크로부터 입력된 조향토크에 의해 산출된 조향토크의 평균값과 조향토크의 감지시간으로 이루어질 수 있다.
구동토크 보상모듈(24)은 이와 같이 파악된 차량의 쏠림정도를 이용하여 차량의 쏠림이 발생된 것으로 판단된 경우 상기 파악된 직진정도에 대응하여 상기 생성된 구동토크를 보상할 수 있다.
즉 구동토크 보상모듈(24)은 상기 파악된 직진정도가 좋을수록 운전자의 조향력이 증가하도록 상기 구동토크의 보상을 위한 보상토크의 량을 작게 하고, 직진정도가 나쁠수록 운전자의 조향력이 감소되도록 보상토크의 량을 크게 할 수 있다.
여기서, 보상토크의 량을 결정하는 직진정도는 차량정보 중 차량의 조향각센서로부터 입력된 조향각과 상기 차량의 진행각의 비교에 의해 결정될 수 있다.
일 예로서, 도 2를 참조하여 보상토크의 양을 결정하기 위한 동작을 설명한다. 도 2는 보상토크의 양의 결정하기 위한 본 실시예에 따른 구동토크 보상모듈(24)의 제어절차도이다.
먼저, 구동토크 보상모듈(24)은 차량의 CAN통신을 통해 요레이트, 차속, 및 조향각과 같은 신호가 수신된 경우(S210), 차로이탈방지시스템(Lane Keeping Assit System, LKAS)으로부터 차량의 진행각에 대응하는 신호를 수신한다(S220),
다음, 구동토크 보상모듈(24)은 CAN통신을 통해 수신된 조향각과 LKAS로부터 수신된 차량의 진행각을 비교하여 토크 보상을 위한 실제 조향각을 산출한다(S230).
다음, 산출된 실제 조향각에 의해 직진정도를 결정하여 이에 따라 보상토크의 량을 산출한다(S240). 즉 도 3에 나타난 그래프와 같이 실제 조향각이 작을 수록 보상토크의 량을 작게하고, 실제 조향각이 클 수록 실제 조향각을 크게한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 전동식 조향장치(1)은 도 3에 나타난 바와 같이 가변된 보상토크의 량을 이용하여 토크 보상을 수행함으로써 종래 고정된 보상토크의 량(0.4 N.m)을 이용하는 것보다 최적화된 구동토크의 보상을 수행함으로써 차량의 쏠림 발생시 직진을 유지하려는 운전자의 조향력을 최적화하여 운전의 편의성을 향상할 수 있다.
본 실시예에서는 차로이탈방지시스템(Lane Keeping Assit System, LKAS)으로 부터 차량의 진행각을 수신하였으나, 변형된 실시형태로서 카메라 및 화상처리모듈을 별도로 구비하여 LKAS와 독립적인 시스템의 구축이 가능할 수 있다.
1: 전동식 조향장치
10: 구동모터부
20: 제어부
22: 구동토크 생성모듈
23: 차량상태 판단모듈
24: 구동토크 보상모듈
26: 구동모듈

Claims (8)

  1. 전동식 조향장치에 있어서,
    조향휠의 조향에 대응하여 랙을 구동하기 위한 구동모터부;
    토크센서로부터 입력되는 조향토크를 이용하여 랙과 연동된 상기 구동모터부를 제어하기 위한 구동토크를 생성하는 구동토크 생성모듈과, 카메라기반의 차로이탈방지시스템(Lane Keeping Assit System, LKAS)으로부터 입력된 차량의 진행각과 외부의 연동된 차량의 전자기기로부터 입력된 차량정보를 이용하여 차량의 직진정도를 파악하고, 차량의 전자기기로부터 입력되는 차량정보를 이용하여 차량의 진행방향의 횡측에 가해지는 횡력을 산출하여 차량의 쏠림정도를 파악하는 차량상태 판단모듈과, 상기 파악된 차량의 쏠림정도를 이용하여 차량의 쏠림이 발생된 것으로 판단된 경우 상기 파악된 직진정도에 대응하여 상기 생성된 구동토크를 보상하는 구동토크 보상모듈과, 상기 보상된 구동토크를 이용하여 상기 구동모터부를 제어하는 구동모듈을 구비한 제어부;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동토크 보상모듈은 상기 파악된 직진정도가 좋을수록 운전자의 조향력이 증가하도록 상기 구동토크의 보상을 위한 보상토크의 량을 작게 하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구동토크 보상모듈은, 상기 차량정보 중 차량의 조향각센서로부터 입력된 조향각과 상기 차량의 진행각의 비교에 의해 실제 조향각을 산출하고, 이 산출된 실제 조향각에 의해 상기 차량의 직진정도를 결정하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차량상태 판단모듈에서 차량의 직진정도를 파악하기 위해 이용된 차량정보는 조향센서로부터 입력된 조향각과 이에의해 산출되는 조향각속도와 차속센서로부터 입력된 차속과 요레이트센서로부터 입력된 요레이트에 의해 산출되는 선회반경으로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차량상태 판단모듈에서 차량의 쏠림정도를 파악하기 위해 이용된 차량정보는 상기 조향토크로부터 입력된 조향토크에 의해 산출된 조향토크의 평균값과 조향토크의 감지시간으로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  6. 전동식 조향장치의 제어방법에 있어서,
    토크센서로부터 입력되는 조향토크를 이용하여 랙과 연동된 구동모터부를 제어하기 위한 구동토크를 생성하는 구동토크 생성단계;
    카메라기반의 차로이탈방지시스템(Lane Keeping Assit System, LKAS)으로부터 입력된 차량의 진행각과 외부의 연동된 차량의 전자기기로부터 입력된 차량정보를 이용하여 차량의 직진정도를 파악하고, 차량의 전자기기로부터 입력되는 차량정보를 이용하여 차량의 진행방향의 횡측에 가해지는 횡력을 산출하여 차량의 쏠림정도를 파악하는 차량상태 판단단계;
    상기 파악된 차량의 쏠림정도을 이용하여 차량의 쏠림이 발생된 것으로 판단된 경우 상기 파악된 직진정도에 대응하여 상기 생성된 구동토크를 보상하는 구동토크 보상단계; 및
    상기 보상된 구동토크를 이용하여 상기 구동모터부를 제어하는 구동단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 제어방법
  7. 제6항에 있어서,
    상기 구동토크 보상단계는 상기 파악된 직진정도가 좋을수록 운전자의 조향력이 증가하도록 상기 구동토크의 보상을 위한 보상토크의 량을 작게 하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 제어방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구동토크 보상단계는, 상기 차량정보 중 차량의 조향각센서로부터 입력된 조향각과 상기 차량의 진행각의 비교에 의해 실제 조향각을 산출하고, 이 산출된 실제 조향각에 의해 상기 차량의 직진정도를 결정하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 제어방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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