KR20150055968A - 전동식 동력 조향장치의 조향복원 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

전동식 동력 조향장치의 조향복원 제어장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동식 동력 조향장치의 조향복원 제어장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 전동식 동력 조향장치의 조향복원 제어장치는, 토크센서로부터 입력된 컬럼토크에 따라 보조토크의 적용시점을 결정하는 복원시점결정부; 차속센서와 조향각센서로부터 차속과 조향각을 입력받아 차속과 조향각에 따른 테이블을 기반으로 복원토크를 산출하는 복원토크산출부; 차선유지 보조장치로부터 입력되는 요구토크를 처리하는 LKAS 처리부; 및 LKAS 처리부로부터의 요구토크 입력상태에 따라 복원토크와 요구토크 중 어느 하나에 대해 조향각센서로부터 입력된 조향방향과 복원시점결정부에서 결정된 적용시점을 적용하여 복원지령을 산출하는 복원지령산출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동식 동력 조향장치의 조향복원 제어장치 및 그 방법{STEERING RETURN CONTROL APPARATUS OF MOTOR DRIVEN POWER STEERING AND METHOD THEREOF}
본 발명은 전동식 동력 조향장치의 조향복원 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차선유지 보조장치(LKAS : Lane Keeping Assistance System)와 협조제어를 수행하는 전동식 동력 조향장치에서 조향복원시 차선유지 보조장치로부터의 요구토크 입력상태에 따라 요구토크나 복원토크를 선택하여 조향복원이 이루어질 수 있도록 함으로써 보조토크의 중첩으로 인한 오차를 줄일 수 있도록 한 전동식 동력 조향장치의 조향복원 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
차선유지 보조장치(LKAS : Lane Keeping Assistance System)는 센서를 통해 차선을 검출하고, 검출된 차선의 위치 정보를 토크 값으로 변화시켜 차량의 차선이탈을 막는 시스템이다.
이러한 차선유지 보조장치의 정상 동작을 위해서는 차선유지 보조장치에서 요청하는 요구토크를 실제 차량의 조향에 적용해 주는 시스템이 필요하다.
전동식 동력 조향장치(MDPS : Motor Driven Power Steering)는 운전자가 조향휠을 돌릴 때 발생되는 컬럼토크를 실제 출력으로 발생시켜 차량의 조향을 가능하게 한다.
따라서, 차선유지 보조장치의 정상적인 동작을 위해서는 전동식 동력 조향장치와의 긴밀한 협조 제어가 필요하게 된다.
즉, 전동식 동력 조향장치는 차선유지 보조장치의 요구토크와 운전자의 조향에 의한 컬럼토크를 더해 줌으로써 직진 주행시 차량의 차선이탈을 방지하고 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 10-2009-0062135호(2009.06.17 공개, 발명의 명칭 : 차선유지 보조 시스템)에 개시되어 있다.
전동식 동력 조향장치의 경우 운전자가 차량 선회시에 조향 입력을 가한 후, 선회가 어느 정도 이루어졌다고 판단되면 운전자는 조향휠에서 서서히 손을 놓지만, 조향휠은 복원작용에 의해 중앙으로 돌아오게 된다.
이러한 조향휠의 복원작용은 타이어의 자기정렬토크(Self Alignment Torque)에 의해 발생되는데, 통상 차량의 차속이 5km/h~30km/h로 선회하고 있을 때 유용한 기능이다.
하지만 조향휠에 부여되는 자기정렬토크(Self Alignment Torque)는 조향 시스템이 갖는 마찰력 작용으로 조향 잔류각이 잔존함에 따라 조향휠을 중앙으로 복귀시키는데 충분하지 않게 된다.
이로 인해 조향휠을 중앙으로 완전히 복귀시키기 위해서는 복원작용을 도와주는 기능을 별도로 부여할 수밖에 없다.
따라서, 전동식 동력 조향장치는 차속과 조향각을 기반으로 산출되는 복원토크를 인가하여 조향휠의 복원작용을 도와 센터로의 복원성능을 향상시키고 있다.
또한, 차선유지 보조장치와 협조제어를 수행하는 전동식 동력 조향장치의 경우에는 차선유지 보조장치에서도 선회가 이루어진 후 차선이탈을 방지하기 위한 요구토크를 인가하여 차량이 직진상태를 유지하도록 하고 있다.
이와 같이 조향이 이루어진 후에는 전동식 동력 조향장치와 차선유지 보조장치 모두에서 조향휠의 센터 유지를 위한 보조토크를 발생시킴에 따라 보조토크가 중첩되어 정확한 제어가 이루어지지 않고 차량의 센터링에 오차가 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 차선유지 보조장치와 협조제어를 수행하는 전동식 동력 조향장치에서 조향복원시 차선유지 보조장치로부터의 요구토크 입력상태에 따라 요구토크나 복원토크를 선택하여 조향복원이 이루어질 수 있도록 함으로써 보조토크의 중첩으로 인한 오차를 줄일 수 있도록 한 전동식 동력 조향장치의 조향복원 제어장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 전동식 동력 조향장치의 조향복원 제어장치는, 토크센서로부터 입력된 컬럼토크에 따라 보조토크의 적용시점을 결정하는 복원시점결정부; 차속센서와 조향각센서로부터 차속과 조향각을 입력받아 차속과 조향각에 따른 테이블을 기반으로 복원토크를 산출하는 복원토크산출부; 차선유지 보조장치로부터 입력되는 요구토크를 처리하는 LKAS 처리부; 및 LKAS 처리부로부터의 요구토크 입력상태에 따라 복원토크와 요구토크 중 어느 하나에 대해 조향각센서로부터 입력된 조향방향과 복원시점결정부에서 결정된 적용시점을 적용하여 복원지령을 산출하는 복원지령산출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 복원지령산출부에서 산출된 복원지령을 제한하는 복원제한부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 복원시점결정부는 컬럼토크에 따라 복원토크나 요구토크를 적용하기 위한 게인을 출력하되, 컬럼토크가 제 1설정값 미만일 경우 게인 1을 출력하고, 컬럼토크가 제 2설정값 초과일 경우 게인 0을 출력하며, 컬럼토크가 제 1설정값 이상이고 제 2설정값 이하인 구간에서는 컬럼토크와 반비례되도록 게인을 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전동식 동력 조향장치의 조향복원 제어방법은, 복원시점결정부가 토크센서로부터 입력된 컬럼토크에 따라 보조토크의 적용시점을 결정하는 단계; 복원토크산출부가 차속센서와 조향각센서로부터 차속과 조향각을 입력받아 차속과 조향각에 따른 테이블을 기반으로 복원토크를 산출하는 단계; 복원지령산출부가 LKAS 처리부로부터 요구토크의 입력상태를 판단하는 단계; 및 복원지령산출부가 요구토크의 입력상태의 판단결과에 따라 복원토크와 요구토크 중 어느 하나에 대해 조향각센서로부터 입력된 조향방향과 복원시점결정부에서 결정된 적용시점을 적용하여 복원지령을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 복원제한부가 복원지령산출부에서 산출된 복원지령을 제한하여 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 보조토크의 적용시점을 결정하는 단계는 복원시점결정부가 컬럼토크에 따라 복원토크나 요구토크를 적용하기 위한 게인을 출력하되, 컬럼토크가 제 1설정값 미만일 경우 게인 1을 출력하고, 컬럼토크가 제 2설정값 초과일 경우 게인 0을 출력하며, 컬럼토크가 제 1설정값 이상이고 제 2설정값 이하인 구간에서는 컬럼토크와 반비례되도록 게인을 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전동식 동력 조향장치의 조향복원 제어장치 및 그 방법은 차선유지 보조장치와 협조제어를 수행하는 전동식 동력 조향장치에서 조향복원시 차선유지 보조장치로부터의 요구토크 입력상태에 따라 보조토크인 요구토크나 복원토크를 선택하여 조향복원이 이루어질 수 있도록 함으로써 보조토크의 중첩으로 인한 오차를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 온 센터 조향감을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치의 조향복원 제어장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치의 조향복원 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치의 조향복원 제어장치 및 그 방법을 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 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치의 조향복원 제어장치는 토크센서(10), 차속센서(20), 조향각센서(30), 복원시점결정부(40), 복원토크산출부(50), 복원지령산출부(60) 및 LKAS 처리부(80)를 비롯하여 복원제한부(70)를 포함한다.
토크센서(10)는 복원토크의 적용시점을 결정하기 위해 운전자가 조향휠(미도시)을 조타한 조타력을 파악하기 위해 조향휠의 컬럼토크를 검출한다.
차속센서(20)는 차량의 차속을 검출한다.
조향각센서(30)는 운전자가 조향휠을 조향한 조향방향과 조향각을 검출한다.
복원시점결정부(40)는 토크센서(10)로부터 입력된 컬럼토크에 따라 보조토크인 요구토크나 복원토크의 적용시점을 결정한다.
즉, 운전자가 조향휠을 조타할 경우 조타력에 따라 요구토크나 복원토크의 적용시점을 결정하여, 그 시점에서는 복원량을 극대화할 수 있도록 디커플로직을 통해 토크센서(10)로부터 입력된 컬럼토크에 따라 보조토크를 적용하기 위한 게인을 출력한다.
이때 컬럼토크가 제 1설정값 미만일 경우 게인 1을 출력하여 복원량을 극대화할 수 있도록 하고, 컬럼토크가 제 2설정값 초과일 경우 게인 0을 출력하여 보조토크가 적용되지 않도록 한다. 그리고, 컬럼토크가 제 1설정값 이상이고 제 2설정값 이하인 구간에서는 컬럼토크와 반비례되도록 게인을 출력하여 컬럼토크에 따라 보조토크가 적용되도록 한다.
복원토크산출부(50)는 차속센서(20)와 조향각센서(30)로부터 차속과 조향각을 입력받아 차속과 조향각에 따른 테이블을 기반으로 복원토크를 산출한다.
이때 차속과 조향각에 따른 테이블은 운전자의 튜닝에 따른 맵으로, 저차속대에서는 조향휠의 센터복원이 원활히 이루어지도록 복원토크가 크게 설정된다.
또한, 조향각이 큰 부분은 빠르게 복귀하고, 조향휠이 센터부분에 오게 되면 비교적 천천히 수렴할 수 있도록 한다.
LKAS 처리부(80)는 차선유지 보조장치(LKAS : Lane Keeping Assistance System)(90)로부터 인가되는 요구토크를 전동식 동력 조향장치에서 적용할 수 있도록 처리한다.
차선유지 보조장치(90)는 센서(미도시)를 통해 차선을 검출하고 검출된 차선의 위치 정보를 토크 값으로 변화시켜 차량의 차선이탈을 막는 시스템으로, 차량의 차선 이탈시 직진주행으로 차선을 유지할 수 있도록 요구토크를 생성하여 LKAS 처리부(80)에 인가한다.
복원지령산출부(60)는 LKAS 처리부(80)로부터의 요구토크 입력상태에 따라 복원토크와 요구토크 중 어느 하나를 선택하여 조향각센서(30)로부터 입력된 조향방향과 복원시점결정부(40)에서 결정된 적용시점을 적용하여 복원지령을 산출하여 보조토크가 중첩되지 않도록 한다.
즉, 복원지령산출부(60)는 LKAS 처리부(80로부터의 요구토크 입력상태에 따라 요구토크가 입력될 경우에는 요구토크에 대해 복원시점결정부(40)에서 결정된 적용시점을 적용하고, 요구토크가 입력되지 않을 경우에는 복원토크산출부(50)에서 산출된 복원토크에 대해 복원시점결정부(40)에서 결정된 적용시점을 적용하여 운전자가 조향휠을 조타하는 조타력에 따른 컬럼토크가 제 1설정값 미만인 경우 게인 1이 곱해지면서 보조토크인 복원토크나 요구토크가 최대로 출력되어 복원량을 극대화되도록 복원지령을 산출하고, 운전자가 조향휠을 조타하는 조타력이 제 2설정값을 초과할 경우 게인 0이 곱해지면서 보조토크인 요구토크나 복원토크가 적용되지 않고 운전자의 조타력에 의해 복원되도록 복원지령을 산출한다.
또한, 복원제한부(70)는 복원지령산출부(60)에서 산출된 복원지령이 전동식 동력 조향장치가 작동되는데 부적합한 큰 값으로 산출될 경우 안정적인 복원을 저해하기 때문에 이를 방지하여 이질감을 해소할 수 있도록 복원지령을 설정된 제한값으로 제한한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 전동식 동력 조향장치의 조향복원 제어장치에 따르면, 차선유지 보조장치와 협조제어를 수행하는 전동식 동력 조향장치에서 조향복원시 차선유지 보조장치로부터의 요구토크 입력상태에 따라 보조토크인 요구토크나 복원토크를 선택하여 조향복원이 이루어질 수 있도록 함으로써 보조토크의 중첩으로 인한 오차를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 온 센터 조향감을 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치의 조향복원 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 전동식 동력 조향장치의 조향복원 제어방법에서는, 먼저 복원시점결정부(40)가 토크센서(10)로부터 입력된 컬럼토크에 따라 보조토크의 적용시점을 결정한다(S10).
즉, 운전자가 조향휠을 조타할 경우 조타력에 따라 보조토크의 적용시점을 결정하여, 그 시점에서는 복원량을 극대화할 수 있도록 디커플로직을 통해 토크센서(10)로부터 입력된 컬럼토크에 따라 보조토크를 적용하기 위한 게인을 출력한다.
이때 컬럼토크가 제 1설정값 미만일 경우 게인 1을 출력하여 복원량을 극대화할 수 있도록 하고, 제 2설정값 초과일 경우 게인 0을 출력하여 보조토크가 적용되지 않도록 한다. 그리고, 컬럼토크가 제 1설정값 이상이고 제 2설정값 이하인 구간에서는 컬럼토크와 반비례되도록 게인을 출력하여 보조토크가 적용되도록 한다.
또한, 복원토크산출부(50)가 차속센서(20)와 조향각센서(30)로부터 차속과 조향각을 입력받아 차속과 조향각에 따른 테이블을 기반으로 복원토크를 산출한다(S20).
즉, 차속과 조향각에 따른 테이블을 기반으로 복원토크를 산출한다.
이때 차속과 조향각에 따른 테이블은 운전자의 튜닝에 따른 맵으로, 저차속대에서는 조향휠의 센터복원이 원활히 이루어지도록 복원토크가 크게 설정된다.
또한, 조향각이 큰 부분은 빠르게 복귀하고, 조향휠이 센터부분에 오게 되면 비교적 천천히 수렴할 수 있도록 한다.
이후 복원지령산출부(60)는 LKAS 처리부(80)로부터 요구토크의 입력이 있는가 판단한다(S30).
이는 LKAS 처리부(80)로부터 입력되는 요구토크와 복원토크 산출부에서 산출된 복원토크의 중첩으로 인한 오차를 방지하기 위해 LKAS 처리부(80)로부터 요구토크가 입력될 경우에는 요구토크를 기반으로 복원지령을 산출하고, 요구토크가 입력되지 않을 경우에는 복원토크를 기반으로 복원지령을 산출한다.
따라서, S30 단계에서 요구토크가 입력될 경우에는 요구토크를 선택하고(S40), 요구토크가 입력되지 않을 경우에는 복원토크를 선택한다(S45).
이후 복원지령산출부(60)는 선택된 요구토크나 복원토크에 대해 복원시점결정부(40)에서 결정된 적용시점을 적용하기 위한 게인을 곱하고, 조향각센서(30)로부터 입력된 조향방향을 적용하여 전동식 동력 조향장치를 구동시키기 위한 복원지령을 산출한다(S50).
즉, 복원지령산출부(60)는 복원토크산출부(50)에서 산출된 복원토크나 LKAS 처리부(80)에서 입력된 요구토크에 대해 복원시점결정부(40)에서 결정된 적용시점을 적용하여 운전자가 조향휠을 조타하는 조타력에 따른 컬럼토크가 제 1설정값 미만인 경우 게인 1이 곱해지면서 보조토크인 복원토크나 요구토크가 최대로 출력되어 복원량을 극대화되도록 복원지령을 산출하고, 운전자가 조향휠을 조타하는 조타력이 제 2설정값을 초과할 경우 게인 0이 곱해지면서 보조토크인 복원토크나 요구토크가 적용되지 않고 운전자의 조타력에 의해 복원되도록 복원지령을 산출한다.
이와 같이 복원지령을 산출한 후 복원제한부(70)에 의해 복원지령산출부(60)에서 산출된 복원지령이 전동식 동력 조향장치가 작동되는데 부적합한 큰 값으로 산출될 경우, 안정적인 복원을 저해하기 때문에 이를 방지하여 이질감을 해소할 수 있도록 복원지령을 설정된 제한값으로 제한한다.
즉, 복원지령이 제한값을 벗어나는가 판단한다(S60). 이때 복원지령이 제한값을 벗어나지 않을 경우에는 산출된 복원지령을 출력하지만(S80), 복원지령이 제한값을 벗어나는 경우에는 복원지령을 제한값 이내로 제한하고(S70), 이를 출력한다(S80).
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 전동식 동력 조향장치의 조향복원 제어방법에 따르면, 차선유지 보조장치와 협조제어를 수행하는 전동식 동력 조향장치에서 조향복원시 차선유지 보조장치로부터의 요구토크 입력상태에 따라 보조토크인 요구토크나 복원토크를 선택하여 조향복원이 이루어질 수 있도록 함으로써 보조토크의 중첩으로 인한 오차를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 온 센터 조향감을 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 : 토크센서 20 : 차속센서
30 : 조향각센서 40 : 복원시점결정부
50 : 복원토크산출부 60 : 복원지령산출부
70 : 복원제한부 80 : LKAS 처리부
90 : 차선유지 보조장치

Claims (6)

  1. 토크센서로부터 입력된 컬럼토크에 따라 보조토크의 적용시점을 결정하는 복원시점결정부;
    차속센서와 조향각센서로부터 차속과 조향각을 입력받아 차속과 조향각에 따른 테이블을 기반으로 복원토크를 산출하는 복원토크산출부;
    차선유지 보조장치로부터 입력되는 요구토크를 처리하는 LKAS 처리부; 및
    상기 LKAS 처리부로부터의 상기 요구토크 입력상태에 따라 상기 복원토크와 상기 요구토크 중 어느 하나에 대해 상기 조향각센서로부터 입력된 조향방향과 상기 복원시점결정부에서 결정된 상기 적용시점을 적용하여 복원지령을 산출하는 복원지령산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치의 조향복원 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 복원지령산출부에서 산출된 상기 복원지령을 제한하는 복원제한부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치의 조향복원 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 복원시점결정부는 상기 컬럼토크에 따라 상기 복원토크나 상기 요구토크를 적용하기 위한 게인을 출력하되, 상기 컬럼토크가 제 1설정값 미만일 경우 게인 1을 출력하고, 상기 컬럼토크가 제 2설정값 초과일 경우 게인 0을 출력하며, 상기 컬럼토크가 제 1설정값 이상이고 제 2설정값 이하인 구간에서는 상기 컬럼토크와 반비례되도록 게인을 출력하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치의 조향복원 제어장치.
  4. 복원시점결정부가 토크센서로부터 입력된 컬럼토크에 따라 보조토크의 적용시점을 결정하는 단계;
    복원토크산출부가 차속센서와 조향각센서로부터 차속과 조향각을 입력받아 차속과 조향각에 따른 테이블을 기반으로 복원토크를 산출하는 단계;
    복원지령산출부가 LKAS 처리부로부터 요구토크의 입력상태를 판단하는 단계; 및
    상기 복원지령산출부가 상기 요구토크의 입력상태의 판단결과에 따라 상기 복원토크와 상기 요구토크 중 어느 하나에 대해 상기 조향각센서로부터 입력된 조향방향과 상기 복원시점결정부에서 결정된 적용시점을 적용하여 복원지령을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치의 조향복원 제어방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 복원제한부가 상기 복원지령산출부에서 산출된 상기 복원지령을 제한하여 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치의 조향복원 제어방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 보조토크의 적용시점을 결정하는 단계는,
    상기 복원시점결정부가 상기 컬럼토크에 따라 상기 복원토크나 상기 요구토크를 적용하기 위한 게인을 출력하되, 상기 컬럼토크가 제 1설정값 미만일 경우 게인 1을 출력하고, 상기 컬럼토크가 제 2설정값 초과일 경우 게인 0을 출력하며, 상기 컬럼토크가 제 1설정값 이상이고 제 2설정값 이하인 구간에서는 상기 컬럼토크와 반비례되도록 게인을 출력하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치의 조향복원 제어방법.
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