KR20130123779A - 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 제어방법 - Google Patents

전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 제어방법에 관한 것으로서, 전동식 동력 조향장치가 장착된 차량에서 차륜 정렬시 각 제어단계에 우선하여 고장이나 오류에 의한 해지여부를 매번 판단한 후 제어를 수행하여 제어 우선순위가 고장이나 오류가 우선하도록 함으로써 운전자의 편의성을 증대시킬 뿐만 아니라 운전자 보호를 위한 안전성능을 향상시킬 수 있다.

Description

전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 제어방법{CONTROL METHOD OF WHEEL ALIGNMENT APPARATUS USED MOTOR DRIVEN POWER STEERING}
본 발명은 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전동식 동력 조향장치가 장착된 차량에서 차륜 정렬시 제어 우선순위를 결정하여 운전자 보호를 위한 안전성능을 향상시킬 수 있도록 한 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에 적용되는 전자 제어 장치(ECU: Electronic Control Unit)로써 차량의 속도에 따라 차량 조향휠의 조작력을 줄여주어 가볍고 신속한 조향 조작이 가능하도록 하는 전동식 동력 조향장치(Motor Driven Power Steering Apparatus: MDPS)가 있다.
전동식 동력 조향장치는 ECU가 조향휠의 조타시 조향각 센서와 토크 센서 및 차속 센서와 엔진 회전수 센서로부터 입력신호를 전달받아서 토크 값에 해당하는 만큼의 전류치를 튜닝된 대로 연산하여 MDPS(Motor Driven Power Steering Apparatus) 모터로 공급하게 되고, MDPS 모터는 회전과 감속을 통해 파워 어시스트력을 발생하여 유니버설 조인트를 회전시키게 되며, 유니버설 조인트의 회전력으로 피니언과 랙을 동작시킴으로써 타이로드를 통해 차륜의 조향이 이루어지도록 구성되어 유압식 파워 스티어링에 비해 보다 향상된 조타성능 및 조타감을 갖출 수 있다.
관련 선행기술로는 대한민국 공개특허 10-2010-0007321호(2010.01.22.) "전동식 파워 스티어링 차량의 차륜 정렬장치 및 방법"에 개시되어 있다.
이러한 전동식 동력 조향장치를 이용하더라도 운전자가 주차 완료 후 조향휠의 센터 정렬을 수행할 경우 불편함이 존재할 뿐만 아니라 센터 정렬이 이루어지지 않은 상태에서 운전자가 임의로 출발할 경우 차량 추돌의 가능성이 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창작된 것으로서, 전동식 동력 조향장치가 장착된 차량에서 차륜 정렬시 각 제어단계에 우선하여 해지여부를 매번 판단한 후 제어를 수행하여 제어 우선순위가 고장이나 오류가 우선하도록 함으로써 운전자 보호를 위한 안전성능을 향상시킬 수 있도록 한 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 제어방법은 차륜 정렬 제어부가 초기화시 강제해지조건을 판단한 후 스탠바이 상태를 판단하는 단계; 스탠바이 상태를 판단한 결과 스탠바이 상태에서 강제해지조건을 판단하고 차륜의 센터 정렬을 위한 작동명령이 입력되면 차량의 상태를 입력받는 단계; 차량의 상태를 입력받아 강제해지조건 및 정상해지조건을 판단하는 단계; 강제해지조건 및 정상해지조건을 판단하여 정상인 경우 작동상태를 판단하여 차륜의 센터 정렬을 위한 요구값을 생성하는 단계; 및 요구값을 생성한 후 차량의 상태를 입력받아 강제해지조건 및 정상해지조건을 판단하고 요구값을 기반으로 전동식 동력 조향장치를 구동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 스탠바이 상태는 변속레버의 위치가 주차나 중립상태이고 전동식 동력 조향장치가 정상상태인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 강제해지조건은 전동식 동력 조향장치를 동작시킬 수 없는 주요기능의 치명적 오류여부를 판단하는 것이고, 정상해지조건은 전동식 동력 조향장치를 동작시킬 수 있는 보조기능의 경고적 오류여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 강제해지조건인 경우 차륜의 센터 정렬 제어를 강제해지시키고 초기화하고, 정상해지조건인 경우 차륜의 센터 정렬 제어를 정상해지시키고 스탠바이 상태로 전환하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 요구값을 생성하는 단계는 작동상태를 판단하여 엔진회전수가 설정회전수 범위이내이고, 배터리 전압이 기준전압 이상이고, 조향각이 기준조향각 이상이고, 차속이 정지상태를 모두 만족하는 경우 요구값을 생성하고, 만족하지 않는 경우 정상해지하고 스탠바이 상태로 전환하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전동식 동력 조향장치가 장착된 차량에서 차륜 정렬시 각 제어단계에 우선하여 고장이나 오류에 의한 해지여부를 매번 판단한 후 제어를 수행하여 제어 우선순위가 고장이나 오류가 우선하도록 함으로써 운전자의 편의성을 증대시킬 뿐만 아니라 운전자 보호를 위한 안전성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치를 개략적으로 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치를 구체적으로 나타낸 블록구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 제어방법의 일 실시예를 설명한다. 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 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치를 개략적으로 나타낸 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치를 구체적으로 나타낸 블록구성도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 차륜정렬 제어부(200)는 CAN통신으로 연결된 차량의 다양한 상위제어장치(100)로부터 차량의 상태를 입력받아 정상적인 차륜의 센터 정렬 제어에 우선하여 강제해지조건을 판단하여 정상인 경우 작동스위치(10)로부터 차륜의 센터 정렬을 위한 작동명령이 입력되면 차량의 작동상태를 판단하여 강제해지조건 및 정상해지조건을 판단한 후 차륜의 센터 정렬을 위한 요구값을 생성하고 이를 기반으로 전동식 동력 조향장치(300)를 구동시키기 위한 각속도 제어값을 출력하여 차륜의 센터 정렬이 이루어질 수 있도록 한다.
또한, 요구값을 생성한 후 전동식 동력 조향장치(300)를 구동시키기 전에도 강제해지조건 및 정상해지조건을 판단하여 차륜의 센터 정렬 제어를 수행할 때 제어우선순위를 치명적 오류의 발생에 따른 강제해지조건을 판단하고, 경고적 오류의 발생에 따른 정상해지조건을 판단한 후 정상일 경우 차륜의 센터 정렬이 이루어질 수 있도록 한다.
이를 구체적으로 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치는 요구값 생성부(20), 조향위치 제어부(30), 모터각속도 제어부(40) 및 모터전류 제어부(60)를 포함하는 차륜정렬 제어부(200)를 비롯하여 작동스위치(10), 스위칭부(50)와 전동식 동력 조장장치(300)인 MDPS 모터(70) 및 MDPS(Motor Driven Power Steering Apparatus) 토크제어부(80)를 포함한다.
요구값 생성부(20)는 전동식 동력 조장창치(300)를 장착한 차량의 차륜을 센터로 정렬하기 위한 작동명령이 입력되면 조향각센서(35)에서 입력된 조향각에 따라 센터 정렬을 위한 프로파일을 생성한다.
이때 작동명령은 운전자가 주차 후 차륜을 센터 정렬하기 위해 작동스위치(10)를 작동시킬 때 발생된다.
조향위치 제어부(30)는 요구값 생성부(20)에서 생성된 프로파일과 조향각센서(35)로부터 입력된 조향각을 통해 센터 정렬할 목표 조향각속도를 산출하고 이를 모터각속도로 변환한다.
모터각속도 제어부(40)는 조향위치 제어부(30)로부터 입력된 모터각속도와 모터각속도센서(45)로부터 입력된 모터각속도를 통해 MDPS(Motor Driven Power Steering Apparatus) 모터(70)를 구동시키기 위한 구동전류를 생성한다.
모터전류 제어부(60)는 모터각속도 제어부(40)에서 생성된 구동전류와 모터전류센서(65)로부터 측정된 모터전류를 비교하여 MDPS 모터(70)를 구동시킨다.
또한, 본 발명에 의한 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치는 스위칭부(50)를 더 포함하여 전동식 동력 조향장치(300)의 MDPS 토크제어부(80)로부터 출력되는 구동전류와 모터각속도 제어부(40)에서 생성된 구동전류가 선택적으로 모터전류 제어부(60)로 출력될 수 있도록 스위칭한다.
즉, MDPS 토크제어부(80)는 운전자가 조향휠을 조향할 경우 조향의지에 따라 파워 어시스트력을 발생시키기 위한 구동전류를 출력한다.
따라서, 운전자의 조향의지가 검출될 경우에는 운전자의 조향의지에 따라 MDPS 모터(70)를 구동시키기 위해 스위칭부(50)를 통해 MDPS 토크제어부(80)에서 출력되는 구동전류가 모터전류 제어부(60)로 입력될 수 있도록 스위칭한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 제어방법은 차륜정렬 제어부(200)에서 요구값에 따라 차륜의 센터를 정렬하기 위해 각 단계별로 차량의 상태를 확인하면서 제어우선순위에 따라 강제해지조건 및 정상해지조건을 판단한 후 차륜의 센터 정렬을 위한 제어를 수행한다.
먼저, 차량에 시동이 걸리면 차륜정렬 제어부(200)를 비롯하여 모든 차량의 상위제어장치(100) 및 전동식 동력 조향장치(300)를 초기화시킨다(S10).
또한, 임의로 초기화시킴으로써 상위제어장치(100)에 치명적 오류가 발생하거나 전동식 동력 조향장치(300)가 정상적으로 작동되지 않을 경우 정상상태로의 복구를 시도할 수 있다.
이렇게 초기화시킨 상태에서 치명적 오류에 의한 강제해지조건의 발생여부를 판단한다(S12).
이때 치명적 오류로는 전동식 동력 조향장치(300)를 동작시킬 수 없는 주요기능의 오류들에 대해 치명적 오류로 설정할 수 있다.
예를들어, 조향각 센서값에 오류가 발생하거나 차속신호나 변속레버의 상태가 입력되지 않는 경우를 포함할 수 있다.
이후 치명적 오류가 발생되지 않은 경우 차륜의 센터 정렬을 위한 스탠바이 상태를 판단한다(S14).
스탠바이 상태는 상위제어장치(100)로부터 변속레버의 위치를 입력받아 변속레버의 위치가 주차상태이거나 중립상태이고, 전동식 동력 조향장치(300)의 상태가 정상상태인 경우 스탠바이 상태로 판단한다.
스탠바이 상태를 판단한 후 스탠바이 상태에서 강제해지조건의 발생여부를 판단하고(S16) 정상인 경우 차륜의 센터 정렬을 위한 작동명령을 입력받는다(S14).
이와 같이 각 제어동작을 수행하기 전 먼저 강제해지조건의 발생여부를 판단하여 전동식 동력 조향장치(300)의 고장이나 오류로 인한 오작동시 운전자를 보호할 수 있도록 한다.
이렇게 정상상태인 경우 작동스위치(10)의 작동으로 작동명령이 입력되면 차륜의 센터 정렬을 위한 차량의 상태를 입력받는다(S20).
차량의 상태를 판단하기 위한 값으로 엔진회전수, 배터리 전압, 조향각, 차속을 포함하여 각종 오류값을 입력받는다.
이렇게 입력된 값을 기반으로 전동식 동력 조향장치(300)에 대한 오류상태를 판단하여 강제해지조건 및 정상해지조건의 발생여부를 판단한다(S22)(S24).
이때 치명적 오류가 발생된 경우 강제해지조건에 따라 차륜의 센터 정렬을 위한 제어를 강제해지하고 초기화를 수행하여 복구를 시도한다(S22).
치명적 오류로는 전동식 동력 조향장치(300)를 동작시킬 수 없는 주요기능의 오류들에 대해 치명적 오류로 설정할 수 있다.
예를들어, 조향각 센서값에 오류가 발생하거나 차속신호나 변속레버의 상태가 입력되지 않는 경우를 포함할 수 있다.
반면, 오류상태를 판단하여 경고적 오류가 발생된 경우 정상해지조건에 따라 차륜의 센터 정렬을 위한 제어를 정상해지하고 스탠바이 상태로 전환하여 차륜의 센터 정렬을 재시도 하도록 한다(S24).
정상해지조건의 경우 전동식 동력 조향장치(300)는 동작되지만 보조기능에 오류가 발생된 오류들에 대해 경고적 오류로 설정할 수 있다.
예를들어, 엔진회전수 신호가 입력되지 않거나, 운전자가 조향휠을 조작하거나 변속레버를 주차상태나 중립상태에서 다른 모드로 변속하거나 배터리전압이 강하되거나 차속이 증가하여 차량이 움직일 경우를 들 수 있다.
또한, 차륜의 센터 정렬을 위한 요구값을 생성할 때 설정된 기준값을 벗어나는 값이 입력될 경우에도 정상해지조건으로 판단할 수 있다.
이와 같이 차량의 상태를 입력받아 먼저 강제해지조건 및 정상해지조건을 판단한 후 정상으로 판단된 경우 차량의 상태에 따른 작동상태를 기반으로 센터 정렬을 위한 요구값을 생성한다(S26).
즉, 엔진회전수가 설정회전수 범위인 700~1000rpm 이내이고, 배터리 전압이 기준전압인 9V 이상이고, 조향각이 기준조향각인 25deg 이상이고, 차속이 정지상태를 모두 만족하는 경우 센터 정렬을 위한 요구값을 생성한다.
이때 위의 작동상태를 만족하지 못할 경우에는 정상해지조건에 따라 제어를 정상해지시키고 스탠바이 상태로 전환한다.
이와 같이 차륜의 센터 정렬을 위해서는 차량이 정지된 상태에서 엔진회전수가 아이들 상태로 조향각이 기준조향각 이상 틀어져 있어야 되며, 전동식 동력 조향장치(300)를 작동시키기 위한 배터리 전압이 기준전압 이상인 경우에만 작동된다.
이렇게 요구값을 생성한 후 차륜을 정렬하기 전 강제해지조건 및 정상해지조건의 발생여부를 다시 판단한다(S28)(S30).
이때 강제해지조건이 발생된 경우 센터 정렬을 위한 제어를 강제해지하고 초기화를 수행하여 복구를 시도하고(S28), 정상해지조건이 발생된 경우 센터 정렬을 위한 제어를 정상해지하고 스탠바이 상태로 전환하여 차륜의 센터 정렬을 재시도 하도록 한다(S30).
반면, 정상상태인 경우 생성된 요구값을 기반으로 목표 조향각속도를 산출하고, MDPS 모터(70)를 구동시키기 위한 구동전류를 생성하여 전동식 동력 조향장치(300)로 출력함으로써 차륜을 정렬한다(S32).
이후 MDPS 모터(70)를 구동시키면서 계속적으로 조향각을 모니터링하면서 차륜이 센터 정렬이 이루어졌는지 판단하여 센터 정렬이 이루어질 때까지 구동하여 센터 정렬이 이루어지면 작동명령이 해제된다.
이와 같이 본 발명에 의한 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 제어방법에 따르면, 전동식 동력 조향장치(300)가 장착된 차량에서 차륜 정렬시 각 제어단계에 우선하여 고장이나 오류에 의한 해지여부를 매번 판단한 후 제어를 수행하여 제어 우선순위가 고장이나 오류가 우선하도록 함으로써 운전자의 편의성을 증대시킬 뿐만 아니라 운전자 보호를 위한 안전성능을 향상시킬 수 있다.
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 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 작동스위치 20 : 요구값 생성부
30 : 조향위치 제어부 35 : 조향각센서
40 : 모터각속도 제어부 45 : 모터각속도센서
50 : 스위칭부 60 : 모터전류 제어부
65 : 모터전류센서 70 : MDPS 모터
80 : MDPS 토크제어부 100 : 상위제어장치
200 : 차륜정렬 제어부 300 : 전동식 동력 조향장치

Claims (5)

  1. 차륜 정렬 제어부가 초기화시 강제해지조건을 판단한 후 스탠바이 상태를 판단하는 단계;
    상기 스탠바이 상태를 판단한 결과 상기 스탠바이 상태에서 상기 강제해지조건을 판단하고 차륜의 센터 정렬을 위한 작동명령이 입력되면 차량의 상태를 입력받는 단계;
    상기 차량의 상태를 입력받아 상기 강제해지조건 및 정상해지조건을 판단하는 단계;
    상기 강제해지조건 및 상기 정상해지조건을 판단하여 정상인 경우 작동상태를 판단하여 상기 차륜의 센터 정렬을 위한 요구값을 생성하는 단계; 및
    상기 요구값을 생성한 후 상기 차량의 상태를 입력받아 상기 강제해지조건 및 상기 정상해지조건을 판단하고 상기 요구값을 기반으로 전동식 동력 조향장치를 구동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 스탠바이 상태는 변속레버의 위치가 주차나 중립상태이고 상기 전동식 동력 조향장치가 정상상태인 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 제어방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 강제해지조건은 상기 전동식 동력 조향장치를 동작시킬 수 없는 주요기능의 치명적 오류여부를 판단하는 것이고,
    상기 정상해지조건은 상기 전동식 동력 조향장치를 동작시킬 수 있는 보조기능의 경고적 오류여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 제어방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 강제해지조건인 경우 상기 차륜의 센터 정렬 제어를 강제해지시키고 초기화하고,
    상기 정상해지조건인 경우 상기 차륜의 센터 정렬 제어를 정상해지시키고 상기 스탠바이 상태로 전환하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 제어방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 요구값을 생성하는 단계는 상기 작동상태를 판단하여 엔진회전수가 설정회전수 범위이내이고, 배터리 전압이 기준전압 이상이고, 조향각이 기준조향각 이상이고, 차속이 정지상태를 모두 만족하는 경우 요구값을 생성하고, 만족하지 않는 경우 정상해지하고 상기 스탠바이 상태로 전환하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 제어방법.
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