KR20150057531A - 노면의 마찰력에 따른 ｍｄｐｓ의 조향복원 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

노면의 마찰력에 따른 MDPS의 조향복원 제어장치 및 그 방법에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 노면의 마찰력에 따른 MDPS의 조향복원 제어장치는 조향각센서와 차속센서로부터 조향각과 차속을 입력받아 조향각과 차속에 따른 프로파일을 기반으로 각속도 제어 프로파일을 생성하는 각속도 제어 프로파일 생성부와 각속도 제어 프로파일 생성부로부터 생성된 각속도 제어 프로파일에, 조향각센서로부터 계산된 각속도를 반영하여 각속도 복원 목표전류를 산출하는 각속도 복원 제어기와 각속도 복원 제어기로부터 생성된 각속도 복원 목표전류에 토크센서로부터 입력된 운전자 토크를 반영하여 모터를 제어하는 모터제어부 및 모터 제어시 모터전류를 측정하여 각속도 복원 목표전류와 비교하고 비교결과에 따라 각속도 제어 프로파일을 보상하기 위해 각속도 제어 프로파일 보상값을 산출하는 보상제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

노면의 마찰력에 따른 ＭＤＰＳ의 조향복원 제어장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR STEERING RETURN CONTROL OF MDPS ACCORDING TO FRICTIONAL FORCE OF ROAD}

본 발명은 노면의 마찰력에 따른 MDPS의 조향복원 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조향휠 복원 제어시 노면 마찰의 상태를 고려하여 각속도 프로파일을 보상하여 복원함으로써 조향휠 복원시 오버슛 발생을 저감시킬 수 있도록 하는 노면의 마찰력에 따른 MDPS의 조향복원 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전동식 동력 조향장치(Motor Driven Power Steering, 이하 MDPS)는 전기모터를 이용해 운전자가 조향하는 방향으로 보조토크를 제공하여 핸들링이 가벼워지게 하는 것이다.

이러한 MDPS는 기존의 유압식 동력 조향장치(Hydraulic Power Steering; HPS)와 달리 차량의 주행 조건에 따라 자동으로 전기모터의 동작을 제어하여 조타성능과 조타감을 향상시킬 수 있다.

이때, MDPS는 조향휠에 입력되는 운전자의 조향토크를 측정하는 토크센서, 조향휠의 조향각을 측정하는 조향각센서 및 차속을 측정하는 차속센서 등을 구비하여 차량의 주행 조건을 판단한다.

한편, 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, MDPS는 조향각을 기반으로 산출되는 복원토크를 인가하여 조향휠의 복원작용을 도와 복원성능을 향상시키고 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0056062호(2013. 05. 29. 공개, 발명의 명칭 : 노면 상태에 따른 MDPS 제어방법)에 개시되어 있다.

이러한 MDPS에서 조향휠에 복원력을 제공하기 위한 로직은 통상 운전자가 구성한 차속과 조향각 기반의 각속도 프로파일에 맞추어 복원토크를 산출하고 있다.

그러나, MDPS의 작동상태 및 주변환경에 따라 빙판길과 같이 노면의 마찰이 적은 저마찰 노면에서는 각속도 프로파일을 통해 산출된 복원토크로만 구동할 경우 조향휠이 민첩하게 복귀하지 못하거나 센터부분에서 오버슛이 발생할 수 있어 안정성이 감소되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 조향휠 복원 제어시 노면 마찰의 상태를 고려하여 각속도 프로파일을 보상하여 복원함으로써 조향휠 복원시 오버슛 발생을 저감시킬 수 있도록 하는 노면의 마찰력에 따른 MDPS의 조향복원 제어장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 노면의 마찰력에 따른 MDPS의 조향복원 제어장치는, 조향각센서와 차속센서로부터 조향각과 차속을 입력받아 상기 조향각과 상기 차속에 따른 프로파일을 기반으로 각속도 제어 프로파일을 생성하는 각속도 제어 프로파일 생성부; 각속도 제어 프로파일 생성부로부터 생성된 각속도 제어 프로파일에, 상기 조향각센서로부터 계산된 각속도를 반영하여 각속도 복원 목표전류를 산출하는 각속도 복원 제어기; 상기 각속도 복원 제어기로부터 생성된 각속도 복원 목표전류에 토크센서로부터 입력된 운전자 토크를 반영하여 모터를 제어하는 모터제어부; 및 상기 모터 제어시 모터전류를 측정하여 상기 각속도 복원 목표전류와 비교하고 비교결과에 따라 각속도 제어 프로파일을 보상하기 위해 각속도 제어 프로파일 보상값을 산출하는 보상제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 각속도 복원 제어기는 상기 보상제어부로부터 산출된 상기 각속도 제어 프로파일 보상값을 더 반영하여 상기 각속도 복원 목표전류를 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 보상제어부는 상기 모터전류가 상기 각속도 복원 목표전류보다 작을 경우, 상기 각속도 제어 프로파일 보상값을 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 노면의 마찰력에 따른 MDPS의 조향복원 제어방법은, 각속도 제어 프로파일 생성부가 조향각센서와 차속센서로부터 상기 조향각과 상기 차속을 입력받아 조향각과 차속에 따른 프로파일을 기반으로 각속도 제어 프로파일을 생성하는 단계; 각속도 복원 제어기가 상기 각속도 제어 프로파일 생성부로부터 생성된 각속도 제어 프로파일에, 상기 조향각센서로부터 계산된 각속도를 반영하여 각속도 복원 목표전류를 산출하는 단계; 모터제어부가 상기 각속도 복원 제어기로부터 생성된 각속도 복원 목표전류에 따라 모터를 제어하는 단계; 및 보상제어부가 상기 모터 제어시 모터전류를 측정하여 상기 각속도 복원 목표전류와 비교하고 비교결과에 따라 각속도 제어 프로파일을 보상하기 위해 각속도 제어 프로파일 보상값을 산출하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 각속도 제어 프로파일을 생성하는 단계는 토크센서로부터 운전자 토크를 입력받아 상기 운전자 토크가 기준토크보다 작을 경우, 상기 각속도 제어 프로파일을 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서,상기 모터를 제어하는 단계는 상기 각속도 복원 목표전류에 토크센서로부터 입력된 운전자 토크를 반영하여 상기 모터를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 각속도 제어 프로파일 보상값을 산출하는 단계는 상기 모터전류가 상기 각속도 복원 목표전류보다 작을 경우, 상기 각속도 제어 프로파일 보상값을 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 노면의 마찰력에 따른 MDPS의 조향복원 제어장치 및 그 방법은 조향휠 복원 제어시 노면 마찰의 상태를 고려하여 각속도 프로파일을 보상하여 복원함으로써 조향휠 복원시 저마찰 및 고마찰 노면에서 발생할 수 있는 오버슛 발생을 저감시켜 복원성능 및 수방안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 조향휠의 센터복원성이 좋아짐에 따라 차량이 빠르게 중심을 잡고 직진함으로써 안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 조향휠의 복원시 부드러운 조향감을 생성함으로써 조향휠의 복원도중 운전자가 조타를 수행하더라도 운전자가 느끼는 핸들의 이질감을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 노면의 마찰력에 따른 MDPS의 조향복원 제어장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 노면의 마찰력에 따른 MDPS의 조향복원 제어장치의 적용 유무를 비교한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 노면의 마찰력에 따른 MDPS의 조향복원 제어방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 노면의 마찰력에 따른 MDPS의 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 1은 본 발명의 일실시예에 따른 노면의 마찰력에 따른 MDPS의 조향복원 제어장치를 나타낸 블록구성도이다.

도 1에서와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 노면의 마찰력에 따른 MDPS의 조향복원 제어장치는, 조향각센서(10), 차속센서(20), 각속도 제어 프로파일 생성부(30), 토크센서(40), 각속도 복원 제어기(50), 모터제어부(60), 모터(70) 및 보상제어부(80)를 포함한다.

조향각센서(10)는 운전자가 조향휠(미도시)을 조향한 조향방향과 조향각 및 각속도를 검출한다.

차속센서(20)는 차량(미도시)의 차속을 검출한다.

각속도 제어 프로파일 생성부(30)는 조향각센서(10)와 차속센서(20)로부터 조향각과 차속을 입력받아, 조향각과 차속에 따른 프로파일을 기반으로 각속도 제어 프로파일을 생성한다.

토크센서(40)는 운전자가 조향휠을 조타한 조타력을 파악하기 위해 운전자 토크를 검출한다.

각속도 복원 제어기(50)는 각속도 제어 프로파일 생성부(30)로부터 생성된 각속도 제어 프로파일에, 조향각센서(10)로부터 계산된 각속도를 가산하여 각속도 복원 목표전류를 산출한다.

모터제어부(60)는 각속도 복원 제어기(50)로부터 생성된 각속도 복원 목표전류에 토크센서(40)로부터 입력된 운전자 토크를 반영하여 모터(70)를 제어한다.

보상제어부(80)는 모터(70) 제어시 모터전류를 측정하여 각속도 복원 목표전류와 비교하고 비교결과에 따라 각속도 제어 프로파일 보상값을 산출한다.

자세히는, 모터(70) 제어시 측정된 모터전류가 각속도 복원 목표전류보다 작을 경우, 저마찰 노면으로 판단하여 각속도 제어 프로파일 보상값을 산출한다.

이때, 각속도 복원 제어기(50)는 보상제어부(80)로부터 각속도 제어 프로파일 보상값이 산출되면, 각속도 복원 목표전류를 산출할 때 각속도 제어 프로파일 보상값을 감산하여 각속도 복원 목표전류를 산출하고, 산출된 값이 모터(70) 제어시 반영되도록 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 노면의 마찰력에 따른 MDPS의 조향복원 제어장치의 적용 유무를 비교한 그래프이다.

도 2에서 'A'는 저마찰 노면에서 각속도 제어 프로파일 보상값이 반영되지 않은 조향휠의 온센터 복원 과정을 나타낸 그래프이고, 'B'는 저마찰 노면에서 각속도 제어 프로파일 보상값이 반영된 조향휠의 온센터 복원 과정을 나타낸 그래프이다.

도 2에서 알 수 있듯이, 저마찰 노면에서 조향휠 수방 시(Hands Off시점) 각속도 제어 프로파일 보상값이 반영되지 않은 'A' 그래프는 오버슛이 발생하여 복원 상태가 불안정하고, 각속도 제어 프로파일 보상값이 반영된 'B' 그래프는 오버슛이 발생하지 않아 복원 상태가 안정적인 것을 확인 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 노면의 마찰력에 따른 MDPS의 조향복원 제어장치는 조향휠 복원 제어시 노면 마찰의 상태를 고려하여 각속도 프로파일을 보상하여 복원함으로써 조향휠 복원시 저마찰 및 고마찰 노면에서 발생할 수 있는 오버슛 발생을 저감시켜 복원성능 및 수방안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 조향휠의 센터복원성이 좋아짐에 따라 차량이 빠르게 중심을 잡고 직진함으로써 안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 조향휠의 복원시 부드러운 조향감을 생성함으로써 조향휠의 복원도중 운전자가 조타를 수행하더라도 운전자가 느끼는 핸들의 이질감을 줄일 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 노면의 마찰력에 따른 MDPS의 조향복원 제어방법의 동작 흐름을 도시한 순서도로써, 이를 참조하여 본 발명의 구체적인 동작을 설명한다.

먼저, 조향각센서(10)로부터 조향각과 각속도를 입력받고, 차속센서(20)로부터 차속을 입력받고, 토크센서(40)로부터 운전자 토크를 입력받는다(S10).

이때, 토크센서(40)로부터 입력받은 운전자 토크가 기준토크보다 작은지 판단한다(S20).

S20단계의 판단 결과, 운전자 토크가 기준토크보다 작은 경우 운전자 조향의지가 약한 것으로 판단하여, 각속도 제어 프로파일 생성부(30)가 S10단계에서 입력받은 조향각과 차속에 따른 프로파일을 기반으로 각속도 제어 프로파일을 생성한다(S30).

그 다음, 각속도 복원 제어기(50)가 S30 단계에서 생성된 각속도 제어 프로파일에, 조향각센서(10)로부터 계산된 각속도를 가산하여 각속도 복원 목표전류를 산출한다(S40).

그 다음, 모터제어부(60)가 S40 단계에서 생성된 각속도 복원 목표전류에 토크센서(40)로부터 입력된 운전자 토크를 반영하여 모터(70)를 제어한다(S50).

이때, 보상제어부(80)가 모터(70) 제어시 모터전류를 측정하여 각속도 복원 목표전류와 비교하고(S60), 비교결과에 따라 각속도 제어 프로파일 보상값을 산출한다(S70).

자세히는, 모터전류가 각속도 복원 목표전류보다 작을 경우, 저마찰 노면으로 판단하여 각속도 제어 프로파일 보상값을 산출한다.

또한, 각속도 복원 제어기(50)는 보상제어부(80)로부터 각속도 제어 프로파일 보상값이 산출되면, 각속도 복원 목표전류를 산출할 때 각속도 제어 프로파일 보상값을 감산하여 각속도 복원 목표전류를 산출하고, 산출된 값이 모터(70) 제어시 반영되도록 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 노면의 마찰력에 따른 MDPS의 조향복원 제어방법은 조향휠 복원 제어시 노면 마찰의 상태를 고려하여 각속도 프로파일을 보상하여 복원함으로써 조향휠 복원시 저마찰 및 고마찰 노면에서 발생할 수 있는 오버슛 발생을 저감시켜 복원성능 및 수방안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 조향휠의 센터복원성이 좋아짐에 따라 차량이 빠르게 중심을 잡고 직진함으로써 안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 조향휠의 복원시 부드러운 조향감을 생성함으로써 조향휠의 복원도중 운전자가 조타를 수행하더라도 운전자가 느끼는 핸들의 이질감을 줄일 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 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 조향각센서 20 : 차속센서
30 : 각속도 제어 프로파일 생성부 40 : 토크센서
50 : 각속도 복원 제어기 60 : 모터제어부
70 : 모터 80 : 보상제어부

Claims (7)

1. 조향각센서와 차속센서로부터 조향각과 차속을 입력받아 상기 조향각과 상기 차속에 따른 프로파일을 기반으로 각속도 제어 프로파일을 생성하는 각속도 제어 프로파일 생성부;
   각속도 제어 프로파일 생성부로부터 생성된 각속도 제어 프로파일에, 상기 조향각센서로부터 계산된 각속도를 반영하여 각속도 복원 목표전류를 산출하는 각속도 복원 제어기;
   상기 각속도 복원 제어기로부터 생성된 각속도 복원 목표전류에 토크센서로부터 입력된 운전자 토크를 반영하여 모터를 제어하는 모터제어부; 및
   상기 모터 제어시 모터전류를 측정하여 상기 각속도 복원 목표전류와 비교하고 비교결과에 따라 각속도 제어 프로파일을 보상하기 위해 각속도 제어 프로파일 보상값을 산출하는 보상제어부;를 포함하는 노면의 마찰력에 따른 MDPS의 조향복원 제어장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 각속도 복원 제어기는
   상기 보상제어부로부터 산출된 상기 각속도 제어 프로파일 보상값을 더 반영하여 상기 각속도 복원 목표전류를 산출하는 것을 특징으로 하는 노면의 마찰력에 따른 MDPS의 조향복원 제어장치.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 보상제어부는
   상기 모터전류가 상기 각속도 복원 목표전류보다 작을 경우, 상기 각속도 제어 프로파일 보상값을 산출하는 것을 특징으로 하는 노면의 마찰력에 따른 MDPS의 조향복원 제어장치.
   
4. 각속도 제어 프로파일 생성부가 조향각센서와 차속센서로부터 상기 조향각과 상기 차속을 입력받아 조향각과 차속에 따른 프로파일을 기반으로 각속도 제어 프로파일을 생성하는 단계;
   각속도 복원 제어기가 상기 각속도 제어 프로파일 생성부로부터 생성된 각속도 제어 프로파일에, 상기 조향각센서로부터 계산된 각속도를 반영하여 각속도 복원 목표전류를 산출하는 단계;
   모터제어부가 상기 각속도 복원 제어기로부터 생성된 각속도 복원 목표전류에 따라 모터를 제어하는 단계; 및
   보상제어부가 상기 모터 제어시 모터전류를 측정하여 상기 각속도 복원 목표전류와 비교하고 비교결과에 따라 각속도 제어 프로파일을 보상하기 위해 각속도 제어 프로파일 보상값을 산출하는 단계; 를 포함하는 노면의 마찰력에 따른 MDPS의 조향복원 제어방법.
   
5. 제 4항에 있어서, 상기 각속도 제어 프로파일을 생성하는 단계는
   토크센서로부터 운전자 토크를 입력받아 상기 운전자 토크가 기준토크보다 작을 경우, 상기 각속도 제어 프로파일을 생성하는 것을 특징으로 하는 노면의 마찰력에 따른 MDPS의 조향복원 제어방법.
   
6. 제 4항에 있어서,상기 모터를 제어하는 단계는
   상기 각속도 복원 목표전류에 토크센서로부터 입력된 운전자 토크를 반영하여 상기 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 노면의 마찰력에 따른 MDPS의 조향복원 제어방법.
   
7. 제 4항에 있어서, 상기 각속도 제어 프로파일 보상값을 산출하는 단계는
   상기 모터전류가 상기 각속도 복원 목표전류보다 작을 경우, 상기 각속도 제어 프로파일 보상값을 산출하는 것을 특징으로 하는 노면의 마찰력에 따른 MDPS의 조향복원 제어방법.

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