KR20150082912A - 전자 제어 장치, 이를 포함하는 전동식 파워 스티어링 시스템 및 랙 앤 피니언 기어의 마모에 따른 보상 전류 결정 방법 - Google Patents

전자 제어 장치, 이를 포함하는 전동식 파워 스티어링 시스템 및 랙 앤 피니언 기어의 마모에 따른 보상 전류 결정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자 제어 장치, 이를 포함하는 전동식 파워 스티어링 시스템 및 랙 앤 피니언 기어의 마모에 따른 보상 전류 결정 방법에 관한 것이다.
본 발명은 피니언 기어와 랙 기어가 치합된 치합부를 포함하는 랙 앤 피니언 기어; 조향 휠의 조향각을 포함한 조향각 정보를 생성하는 조향각 센서; 상기 랙 앤 피니언 기어의 랙 스트로크에 대한 조향각 범위를 다수의 조향각 구간으로 분할하고, 상기 조향각 정보를 통해 상기 치합부가 상기 다수의 조향각 구간별로 상이하게 진입하는 것을 확인하고, 상기 치합부가 상기 다수의 조향각 구간별로 상이하게 진입함에 따라 상기 다수의 조향각 구간별로 각각 상이하게 나타나는 구간별 기어 마찰 정도를 각각 파악하고, 상기 구간별 기어 마찰 정도에 따라 상기 다수의 조향각 구간별로 각각 상이한 기어 마모 보상 전류량을 결정하는 전자 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템을 제공한다.

Description

전자 제어 장치, 이를 포함하는 전동식 파워 스티어링 시스템 및 랙 앤 피니언 기어의 마모에 따른 보상 전류 결정 방법{ELECTRONIC CONTROL UNIT, ELECTRIC POWER STEERING SYSTEM COMPRISING THE SAME AND METHOD FOR DETERMINING ELECTRIC CURRENT ACCORDING TO ABRASION OF RACK PINION GEAR}
본 발명은 전자 제어 장치, 이를 포함하는 전동식 파워 스티어링 시스템 및 랙 앤 피니언 기어의 마모에 따른 보상 전류 결정 방법에 관한 것이다.
자동차 기술이 비약적으로 발전함에 따라 운전자의 편의를 위한 각종 편의 장치에 대한 기술 개발이 꾸준히 이뤄지고 있다.
이 중에서 전동식 파워 스티어링 시스템은 운전자가 차량의 조향 휠을 조향할 때에 전동 모터의 구동에 의한 보조 조향력을 제공하여 운전자의 조향 부담을 경감해 준다.
이러한 전동식 파워 스티어링 시스템은 전동 모터, 조향각 센서, 토크 센서, 감속기 및 랙 앤 피니언 기어를 포함하는 기어 박스 등 여러 부품들로 구성되어 있고, 각각의 부품들은 차량의 사용 기간이 길어질수록 기구적인 마모가 발생하여 전동식 파워 스티어링 시스템의 출력 변화를 일으킬 수 있다.
이와 같이 전동식 파워 스티어링 시스템의 출력에 변화가 생기면 운전자가 체감하는 조향감이 기존에 비해 상이해질 수 있는 문제점이 있기 때문에 각각의 부품들의 마모 발생에 대한 보상 방안들이 다양하게 연구되고 있다.
이 중에서 기어 박스, 즉 랙 앤 피니언 기어의 마모 발생에 대한 종래의 보상 방안은 전동식 파워 스티어링 시스템의 누적 작동 시간을 파악하여 누적 작동 시간에 따라 랙 앤 피니언 기어의 전체적인 마찰 정도를 추정하고, 이를 고려한 보조 조향력을 발생하는 것이었다.
이러한 종래의 보상 방안은 랙 앤 피니언 기어의 전체적인 마찰 정도만을 추정하였기 때문에 운전자의 운전 패턴, 다시 말해서 차량의 주행 패턴에 따라 랙 앤 피니언 기어의 부분적인 마모량, 즉 차량의 주행 패턴에 따라 랙 앤 피니언 기어의 부분적인 마찰 정도가 각각 상이한 경우에는 이에 대한 적절한 보상을 하지 못하는 문제점이 있다.
예를 들어, 고속도로를 주로 주행하는 차량은 0°부근의 조향각 범위에서 조향이 주로 이루어지기 때문에 실제 랙 앤 피니언 기어의 마모는 0°부근의 조향각 범위에 해당하는 부분에서 주로 일어나서 0°부근의 조향각 범위에 해당하는 랙 앤 피니언 기어의 마찰 정도가 다른 부분에 비해 떨어지지만, 종래의 보상 방안으로는 0°부근의 조향각 범위에 해당하는 랙 앤 피니언 기어의 마모 부분에 대해 적절한 보상을 하지 못하는 문제점이 있는 것이다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 차량의 주행 패턴에 따라 상이하게 발생하는 랙 앤 피니어 기어의 부분적인 마모를 구간별로 파악하고, 구간별로 상이하게 발생하는 마모에 따라 구간별로 상이한 보상 전류를 발생하는 전자 제어 장치, 이를 포함하는 전동식 파워 스티어링 시스템 및 랙 앤 피니언 기어의 마모에 따른 보상 전류 결정 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 피니언 기어와 랙 기어가 치합된 치합부를 포함하는 랙 앤 피니언 기어; 조향 휠의 조향각을 포함한 조향각 정보를 생성하는 조향각 센서; 상기 랙 앤 피니언 기어의 랙 스트로크에 대한 조향각 범위를 다수의 조향각 구간으로 분할하고, 상기 조향각 정보를 통해 상기 치합부가 상기 다수의 조향각 구간별로 상이하게 진입하는 것을 확인하고, 상기 치합부가 상기 다수의 조향각 구간별로 상이하게 진입함에 따라 상기 다수의 조향각 구간별로 각각 상이하게 나타나는 구간별 기어 마찰 정도를 각각 파악하고, 상기 구간별 기어 마찰 정도에 따라 상기 다수의 조향각 구간별로 각각 상이한 기어 마모 보상 전류량을 결정하는 전자 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템을 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은, 차량의 주행시 부하 조건을 랙 앤 피니언 기어의 내구 시험 데이터 측정시의 부하 조건으로 나눈 비율을 산출하는 부하 비율 산출부; 상기 랙 앤 피니언 기어의 랙 스트로크에 대한 조향각 범위를 다수의 조향각 구간으로 분할하고, 조향각 센서로부터 수신한 조향각 정보를 통해 상기 랙 앤 피니언 기어의 치합부가 상기 다수의 조향각 구간별로 상이하게 진입하는 것을 확인하고, 상기 치합부가 상기 다수의 조향각 구간별로 상이하게 진입함에 따라 상기 다수의 조향각 구간별로 각각 상이하게 나타나는 구간별 기어 마찰 정도 를 각각 파악하는 구간별 기어 마찰 정도 파악부; 및 상기 구간별 기어 마찰 정도에 따라 상기 다수의 조향각 구간별로 각각 상이한 기어 마모 보상 전류량을 결정하는 보상 전류 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치를 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은, 전자 제어 장치가 랙 앤 피니언 기어의 마모에 따른 보상 전류를 결정하는 방법에 있어서, 차량의 시동이 켜지면, 조향각 센서로부터 조향각 정보를 수신하는 조향각 정보 수신 단계; 상기 조향각 정보를 통해 상기 랙 앤 피니언 기어의 치합부가 상기 랙 앤 피니언 기어의 다수의 조향각 구간 중 어느 하나의 구간에 진입한 것을 판단하는 치합부 진입 판단 단계; 상기 랙 앤 피니언 기어의 내구 시험 데이터를 이용하여 상기 어느 하나의 조향각 구간에 대한 조향 횟수를 산출 및 누계하여 저장하는 조향 횟수 누계 단계; 상기 차량의 시동이 꺼진 후에 상기 차량의 시동이 다시 켜지는 재시동 단계; 상기 다수의 조향각 구간별로 조향 횟수를 각각 누계한 구간별 조향 횟수 누계량에 따라 구간별 기어 마찰 정도를 상기 내구 시험 데이터에서 파악하는 구간별 기어 마찰 정도 파악 단계; 및 상기 차량의 주행 중에 상기 조향각 정보를 통해 상기 치합부가 상기 어느 하나의 구간에 진입한 것으로 판단하면, 상기 어느 하나의 구간에 대한 구간별 기어 마찰 정도에 따라 기어 마모 보상 전류량을 결정하는 기어 마모 보상 전류량 결정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 랙 앤 피니언 기어의 마모에 따른 보상 전류 결정 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차량의 주행 패턴에 따라 상이하게 발생하는 랙 앤 피니어 기어의 부분적인 마모를 전동식 파워 스티어링 시스템에서 구간별로 파악하고, 구간별로 상이하게 발생하는 마모에 따라 구간별로 상이한 보상 전류를 발생할 수 있기 때문에 차량의 주행 패턴에 따라 부분적으로 상이한 랙 앤 피니언 기어의 마모와 상관없이 랙 스트로크의 전체 구간에 대해 일정한 조향감을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 구성을 간략하게 나타낸 블록 구성도,
도 2는 랙 앤 피니언 기어의 구성을 나타낸 도면,
도 3은 랙 스트로크의 전체 구간을 조향각 범위별로 나눈 다수의 조향각 구간을 예시적으로 나타낸 도면
도 4 및 도 5는 랙 앤 피니언 기어의 내구 시험 데이터를 나타낸 그래프,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전자 제어 장치의 구성을 간략하게 나타낸 블록 구성도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전자 제어 장치에서 랙 앤 피니언 기어의 다수의 조향각 구간별로 조향 횟수를 산출 및 누계하는 과정을 나타낸 순서도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템에서 랙 앤 피니언 기어의 기어 마모 보상 전류량을 결정하는 과정을 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 구성을 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템(100)은 랙 앤 피니언 기어(110), 조향각 센서(120), 전자 제어 장치(130) 및 전동 모터(140)를 포함한다.
랙 앤 피니언 기어(110)는 도 2와 같이 피니언 기어(112) 및 랙 기어(114) 및 피니언 기어(112)와 랙 기어(114)가 치합된 치합부(116)를 포함하고, 피니언 기어(112)의 회전 운동에 따라 랙 기어(114)가 직선 운동을 한다. 여기서, 치합부(116)가 랙 기어(114)의 일단부터 타단까지 이동하는 것을 랙 스트로크라 하고, 랙 스트로크에 대한 조향각 범위는 치합부(116)가 랙 기어(114)의 일단부터 타단까지 이동했을 때에 후술할 조향각 센서(120)에서 검출한 조향각 범위(예를 들어, -423°~ +423°)를 의미한다.
조향각 센서(120)는 조향축(미도시)의 입력축에 배치되고, 운전자의 조작에 의해 회전하는 조향 휠의 회전 각도인 조향각을 검출하고, 검출한 조향각을 포함한 조향각 정보를 생성하여 후술할 전자 제어 장치(130)로 전송한다.
전자 제어 장치(130)는 조향각 센서(120)를 포함하는 다수의 센서로부터 조향 제어에 필요한 정보를 수신하고, 수신한 정보를 고려한 모터 제어 전류를 생성하여 전동 모터(140)의 구동 방향 및 구동력을 제어한다.
본 발명에서 전자 제어 장치(130)는 랙 앤 피니언 기어(110)의 랙 스트로크에 대한 조향각 범위를 도 3과 같이 다수의 조향각 구간으로 분할, 즉 랙 앤 피니언 기어(110)의 랙 스트로크 구간을 다수의 조향각 구간으로 가상 분할하고, 조향각 정보를 통해 치합부(116)가 다수의 조향각 구간별로 상이하게 진입하는 것을 확인하고, 치합부(116)가 다수의 조향각 구간별로 상이하게 진입함에 따라 다수의 조향각 구간별로 각각 상이하게 나타나는 랙 앤 피니언 기어(110)의 구간별 기어 마찰 정도를 각각 파악하고, 구간별 기어 마찰 정도에 따라 다수의 조향각 구간별로 각각 상이한 기어 마모 보상 전류량을 결정한다.
여기서, 전자 제어 장치(130)는 조향각 센서(120)로부터 수신한 조향각 정보가 도 3과 같이 조향각 범위별로 나눈 다수의 조향각 구간 중에서 어느 하나의 조향각 구간에 해당하는 조향각 범위에 포함되면, 랙 앤 피니언 기어(110)의 치합부(116)가 어느 하나의 조향각 구간에 진입한 것으로 판단할 수 있다.
예를 들어서, 조향각 정보에 포함된 조향각이 -21°이면, 전자 제어 장치(130)는 치합부(116)가 -B 구간에 진입한 것으로 판단한다.
본 발명에서 전자 제어 장치(130)는 랙 앤 피니언 기어(110)의 내구 시험 데이터를 이용하여 구간별 기어 마찰 정도를 파악할 수 있다.
여기서, 랙 앤 피니언 기어(110)의 내구 시험 데이터는 차륜의 정지 상태에서 수동 스티어링 시스템의 조향 휠을 좌/우 풀 턴(Full Turn)으로 반복하여 회전하였을 때에 내구 시험을 위한 조향 휠의 좌/우 풀턴 조향 횟수인 내구 시험 조향 횟수의 누계량에 대한 랙 앤 피니언 기어(110)의 마찰 정도를 기록한 데이터로서, 도 4와 같이 내구 시험 조향 횟수의 누계량이 증가할수록 랙 앤 피니언 기어(110)의 마찰 정도 측정값이 감소하는 것을 알 수 있고, 도 5와 같이 불연속적인 마찰 정도 측정값을 곡선 맞춤(Curve Fitting)법을 통해 내구 시험 조향 횟수의 누계량에 대한 연속적인 마찰 정도 통계값으로 변환하여 데이터화한다.
이하에서는 전자 제어 장치(130)가 조향각 구간별로 상이하게 나타나는 구간별 기어 마찰 정도를 파악하는 구성에 대해 자세히 설명하도록 한다.
상기와 같이 조향각 정보를 통해 치합부(116)가 어느 하나의 조향각 구간에 진입한 것을 확인한 전자 제어 장치(130)는 차량의 주행시 부하 조건을 내구 시험 데이터 측정시의 부하 조건으로 나눈 비율과 차량의 주행시에 치합부(116)가 다수의 조향각 구간 중 어느 하나의 조향각 구간에 진입한 진입 횟수를 곱하여 어느 하나의 조향각 구간에 대한 조향 횟수를 산출한다.
다시 말해서, 차륜이 정지한 상태에서 랙 앤 피니언 기어(110)의 내구 시험 데이터를 측정할 때에 수동식 스티어링 시스템에 걸리는 부하 조건이 100%라고 하면, 차량의 주행시에는 차속 등에 따라 이보다 적은 부하 조건(예를 들어, 50%)이 전동식 파워 스티어링 시스템(100)에 걸리기 때문에 차량의 주행시에 치합부(116)가 어느 하나의 조향각 구간에 1회 진입했을 때의 랙 앤 피니언 기어(110)의 구간별 마찰 정도 감소량은 내구 시험시 좌/우 풀턴을 1회 실시하였을 때에 랙 앤 피니언 기어(110)의 전체적인 마찰 정도 감소량보다 작아지게 된다.
본 발명에서는 랙 앤 피니언 기어(110)의 내구 시험 데이터를 이용하여 랙 앤 피니언 기어(110)의 구간별 마찰 정도를 파악하여야 하기 때문에 전자 제어 장치(130)는 내구 시험 데이터 측정시의 조향 조건과 차량 주행시의 조향 조건을 맞추기 위해서 차량의 주행시 부하 조건을 내구 시험 데이터 측정시의 부하 조건으로 나눈 비율을 차량의 주행시에 치합부(116)가 어느 하나의 조향각 구간에 진입한 진입 횟수에 곱하는 것이다.
예를 들어, 차량의 주행시, 조향각이 -21°인 조향각 정보를 통해 전자 제어 장치(130)가 도 3과 같이 -B 구간에 치합부(116)가 진입한 것으로 판단하고, 치합부(116)가 -B 구간에 진입시의 부하 조건이 내구 시험 데이터 측정시 부하 조건의 50%이면, 전자 제어 장치(130)는 1×50/100=0.5회로 조향 횟수를 산출한다.
여기서, 전자 제어 장치(130)는 전동 모터(140)에 공급하는 모터 제어 전류량을 이용하여 차량의 주행시 부하 조건을 추정할 수 있다.
전자 제어 장치(130)는 위와 같은 방식으로 차량의 주행시마다 다수의 조향각 구간 각각에 대한 조향 횟수를 산출 및 누계하고, 차량의 주행이 다시 시작되면 차량의 이전 주행시까지 다수의 조향각 구간별로 각각 누계한 구간별 조향 횟수 누계량에 따라 구간별 기어 마찰 정도를 내구 시험 데이터에서 파악한다.
예를 들어, 차량의 최초 주행시부터 이전 주행시까지 누계한 구간별 조향 횟수 누계량, 즉 도 3의 +A 구간이 50,000회, +B 구간이 40,000회, -B 구간이 35,000회 등일 때에 차량의 주행이 시작, 즉 차량의 이그니션 온 신호를 전자 제어 장치(130)에서 수신하면, 전자 제어 장치(130)는 도 4의 내구 시험 데이터를 통해 +A 구간의 구간별 기어 마찰 정도는 70%, -B 구간의 구간별 기어 마찰 정도는 72%, -B 구간의 기어 마찰 정도는 73%로 파악하는 것이다.
이와 같이 차량의 주행이 다시 시작됐을 때에 전자 제어 장치(130)는 다수의 조향각 구간별로 랙 앤 피니언 기어(110)의 마찰 정도를 각각 파악하고, 차량의 주행 중에 조향각 센서(120)로부터 수신한 조향각 정보를 통해 랙 앤 피니언 기어(110)의 치합부(116)가 다수의 조향각 구간 중 어느 하나의 조향각 구간에 진입한 것으로 판단하면 위와 같은 방식으로 어느 하나의 조향각 구간에 대한 조향 횟수를 산출 및 누계함과 아울러 어느 하나의 조향각 구간에 대한 구간별 기어 마찰 정도에 따라 기어 마모 보상 전류량을 결정한다.
본 발명의 실시예에서 전자 제어 장치(130)는 기어 마찰 정도에 따른 기어 마모 보상 전류 맵을 기 저장하고, 구간별 기어 마찰 정도에 따른 기어 마모 보상 전류량을 기어 마모 보상 전류 맵에서 결정할 수 있다.
어느 하나의 조향각 구간에 대한 기어 마모 보상 전류량을 결정한 전자 제어 장치(130)는 조향각 센서(110)를 포함한 다수의 센서로부터 조향 제어에 필요한 정보를 수신하여 생성한 기본 어시스트 제어 전류량에 기어 마모 보상 전류량을 합산하여 모터 제어 전류를 생성하고, 이를 전동 모터(140)에 공급할 수 있다.
여기서, 기어 마모 보상 전류 맵은 기어 마찰 정도가 높을수록 기어 마모 보상 전류량이 작고, 기어 마찰 정도가 낮을수록 기어 마모 보상 전류량이 높을 수 있고, 기어 마모 보상 전류량의 극성은 기본 어시스트 제어 전류량의 반대일 수 있다. 다시 말해서, 기어 마찰 정도가 높은 조향각 구간은 기어 마모도가 작은 조향각 구간이고 이 구간에서의 조향감은 차량 출고시의 초기 조향감에 비해 헐거움이 미미하기 때문에 기본 어시스트 제어 전류량과 반대 극성인 기어 마모 보상 전류량을 작게 결정하여 초기 조향감과 맞추고, 기어 마찰 정도가 낮은 조향각 구간은 기어 마모도가 큰 조향각 구간이고 이 구간의 조향감은 차량 출고시의 초기 조향감에 비해 헐거움이 커지기 때문에 기본 어시스트 제어 전류량과 반대 극성인 기어 마모 보상 전류량을 크게 결정, 즉 기어 마찰 정도가 낮은 조향각 구간에서는 모터 제어 전류량을 많이 낮추기 위한 기어 마모 보상 전류량을 결정하여 기존에 헐거움이 큰 조향감을 초기 조향감으로 맞추는 것이다.
한편, 랙 앤 피니언 기어(110)의 치합부(116)가 어느 하나의 조향각 구간에서 다른 조향각 구간으로 진입하고, 다른 조향각 구간의 구간별 기어 마찰 정도가 어느 하나의 조향각 구간의 구간별 기어 마찰 정도와 상이하면, 전자 제어 장치(130)는 어느 하나의 조향각 구간에 대한 기어 마모 보상 전류량과 상이한 기어 마모 보상 전류량을 결정하고, 이를 기본 어시스트 제어 전류량에 합산하여 모터 제어 전류를 생성한다.
위와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템(100)은 전자 제어 장치(130)에서 랙 스트로크에 대한 조향각 범위를 다수의 조향각 구간으로 분할하고 조향각 정보를 통해 랙 앤 피니언 기어(100)의 치합부(116)가 다수의 조향각 구간별로 상이하게 진입하는 것을 판단하며, 치합부(116)가 다수의 조향각 구간별로 상이하게 진입하는 횟수를 통해 다수의 조향각 구간별로 상이한 조향 횟수를 산출 및 누계하여 다수의 조향각 구간별로 상이한 구간별 기어 마찰 정도를 파악할 수 있고, 이를 통해 다수의 조향각 구간별로 상이한 기어 마모 보상 전류량을 결정할 수 있기 때문에 차량의 주행 패턴에 따라 부분적으로 상이한 랙 앤 피니언 기어(110)의 마모와 상관없이 랙 스트로크의 전체 구간에 대해 일정한 조향감을 제공할 수 있게 되는 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전자 제어 장치의 구성을 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 전자 제어 장치(130)는 부하 비율 산출부(610), 구간별 기어 마찰 정도 파악부(620) 및 보상 전류 결정부(630)를 포함한다.
부하 비율 산출부(610)는 차량의 주행시 부하 조건을 랙 앤 피니언 기어(110)의 내구 시험 데이터 측정시의 부하 조건으로 나눈 비율을 산출한다.
예를 들어, 차량의 주행시 부하 조건이 내구 시험 데이터 측정시 부하 조건의 50%이면, 부하 비율 산출부(510)는 비율값을 0.5로 산출하는 것이다. 여기서, 부하 비율 산출부(510)는 전동 모터(140)에 공급하는 모터 제어 전류량을 이용하여 차량의 주행시 부하 조건을 추정할 수 있다.
구간별 기어 마찰 정도 파악부(620)는 랙 앤 피니언 기어(110)의 랙 스트로크에 대한 조향각 범위를 다수의 조향각 구간으로 분할하고, 조향각 센서(120)로부터 수신한 조향각 정보를 통해 랙 앤 피니언 기어(110)의 치합부(116)가 다수의 조향각 구간별로 상이하게 진입하는 것을 확인하고, 치합부(116)가 다수의 조향각 구간별로 상이하게 진입함에 따라 다수의 조향각 구간별로 각각 상이하게 나타나는 구간별 기어 마찰 정도를 각각 파악한다.
다시 말해서, 구간별 기어 마찰 정도 파악부(620)는 차량의 주행시에 치합부(116)가 다수의 조향각 구간 중 어느 하나의 조향각 구간에 진입한 진입 횟수와 부하 비율 산출부(610)에서 산출한 비율을 곱하여 어느 하나의 조향각 구간에 대한 조향 횟수를 산출하고, 차량의 주행시마다 다수의 조향각 구간 각각에 대해 산출한 조향 횟수를 각각 누계하여 저장하고, 차량의 주행이 다시 시작되면 차량의 이전 주행시까지 누계 저장한 구간별 조향 횟수 누계량에 따라 구간별 기어 마찰 정도를 내구 시험 데이터에서 파악할 수 있다.
여기서, 구간별 기어 마찰 정도 파악부(620)는 조향각 센서(120)로부터 수신한 조향각 정보가 다수의 조향각 구간 중에서 어느 하나의 조향각 구간에 해당하는 조향각 범위에 포함되면, 치합부(116)가 어느 하나의 조향각 구간에 진입한 것으로 판단할 수 있다.
보상 전류 결정부(630)는 구간별 기어 마찰 정도에 따라 다수의 조향각 구간별로 각각 상이한 기어 마모 보상 전류량을 결정한다. 여기서, 보상 전류 결정부(530)는 기어 마찰 정도에 따른 기어 마모 보상 전류 맵을 기 저장하고, 구간별 기어 마찰 정도에 따른 기어 마모 보상 전류량을 기어 마모 보상 전류 맵에서 결정할 수 있다.
보상 전류 결정부(630)는 어느 하나의 조향각 구간의 구간별 기어 마찰 정도가 높으면 기어 마모 보상 전류량을 작게 결정하고, 어느 하나의 조항갹 구간의 구간별 기어 마찰 정도가 낮으면 기어 마모 보상 전류량을 크게 결정한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전자 제어 장치에서 랙 앤 피니언 기어의 다수의 조향각 구간별로 조향 횟수를 산출 및 누계하는 과정을 나타낸 순서도이다.
차량의 시동이 켜지면, 전자 제어 장치(130)는 차량의 이그니션 온 신호를 수신하고, 운전자의 조향 휠 조작에 따른 조향각 정보를 조향각 센서(120)로부터 수신한다(S710, S720).
전자 제어 장치(130)는 조향각 정보를 통해 랙 앤 피니언 기어(110)의 치합부(116)가 랙 앤 피니언 기어(110)의 다수의 조향각 구간 중 어느 하나의 구간에 진입한 것을 판단한다(S730). 여기서, 다수의 조향각 구간은 랙 앤 피니언 기어(110)의 랙 스트로크 구간을 임의의 조향각 범위별로 가상 분할한 다수의 구간을 의미하고, 전자 제어 장치(130)는 조향각 센서(120)로부터 수신한 조향각 정보가 도 3과 같이 조향각 범위별로 나눈 다수의 조향각 구간 중에서 어느 하나의 조향각 구간에 해당하는 조향각 범위에 포함되면, 랙 앤 피니언 기어(110)의 치합부(116)가 어느 하나의 조향각 구간에 진입한 것으로 판단할 수 있다.
상기와 같이 조향각 정보를 통해 치합부(116)가 어느 하나의 조향각 구간에 진입한 것으로 판단한 전자 제어 장치(130)는 차량의 주행시 부하 조건을 내구 시험 데이터 측정시의 부하 조건으로 나눈 비율과 치합부(116)가 다수의 조향각 구간 중 어느 하나의 조향각 구간에 진입한 진입 횟수를 곱하여 어느 하나의 조향각 구간에 대한 조향 횟수를 산출 및 누계하여 저장한다(S740).
전자 제어 장치(130)는 상기 단계 S720 내지 S740 과정을 차량의 시동이 꺼질 때까지 반복하여 조향각 구간 각각에 대한 조향 횟수를 누계하여 저장한다(S750). 예를 들어, 차량의 주행시, 조향각이 -21°인 조향각 정보를 통해 전자 제어 장치(130)가 도 3과 같이 -B 구간에 치합부(116)가 진입한 것으로 판단하고, 치합부(116)가 -B 구간에 진입시의 부하 조건이 내구 시험 데이터 측정시 부하 조건의 50%이면, 전자 제어 장치(130)는 1×50/100=0.5회로 조향 횟수를 산출하고, -B 구간의 조향 횟수의 이전 누계량이 35,000회일때에 전자 제어 장치(130)는 산출한 조향 횟수인 0.5회를 이전 누계량에 누계하여 -B 구간의 조향 횟수 누계량을 35,000.5회로 업데이트한다.
전자 제어 장치(130)는 위와 같은 과정을 통해 차량의 주행시마다 랙 앤 피니언 기어(110)의 다수의 조향각 구간별로 조향 횟수를 각각 산출 및 누계하여 저장한다.
이와 동시에 전자 제어 장치(130)는 도 8과 같은 과정을 통해 기어 마모 보상 전류량을 결정하고, 이를 기본 어시스트 제어 전류량에 합산한 모터 제어 전류를 생성하여 전동 모터(140)에 공급한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템에서 랙 앤 피니언 기어의 기어 마모 보상 전류량을 결정하는 과정을 나타낸 순서도이다.
차량의 시동이 켜지면, 전자 제어 장치(130)는 차량의 이그니션 온 신호를 수신하고, 도 7과 같은 과정을 통해 차량의 이전 주행시까지 다수의 조향각 구간별로 각각 누계한 구간별 조향 횟수 누계량에 따라 구간별 기어 마찰 정도를 내구 시험 데이터에서 파악한다(S820).
전자 제어 장치(130)는 차량의 주행 중에 조향각 센서(120)로부터 수신한 조향각 정보를 통해 랙 앤 피니언 기어(110)의 치합부(116)가 다수의 조향각 구간 중 어느 하나의 조향각 구간에 진입한 것으로 판단하면 어느 하나의 조향각 구간에 대한 구간별 기어 마찰 정도에 따라 기어 마모 보상 전류량을 결정한다(S830, S840, S850). 여기서, 전자 제어 장치(130)는 기어 마찰 정도에 따른 기어 마모 보상 전류 맵을 기 저장하고, 구간별 기어 마찰 정도에 따른 기어 마모 보상 전류량을 기어 마모 보상 전류 맵에서 결정할 수 있다.
어느 하나의 조향각 구간에 대한 기어 마모 보상 전류량을 결정한 전자 제어 장치(130)는 조향각 센서(110)를 포함한 다수의 센서로부터 조향 제어에 필요한 정보를 수신하여 생성한 기본 어시스트 제어 전류량에 상기 단계 S850에서 결정한 기어 마모 보상 전류량을 합산하여 모터 제어 전류를 생성하고, 이를 전동 모터(140)에 공급한다(S860).
전자 제어 장치(130)는 상기 단계 S830 내지 S860 과정을 차량의 시동이 꺼질 때까지 반복 수행하여 차량의 주행 패턴에 따라 부분적으로 상이한 랙 앤 피니언 기어(110)의 마모와 상관없이 랙 스트로크의 전체 구간에 대해 일정한 조향감을 제공한다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 피니언 기어와 랙 기어가 치합된 치합부를 포함하는 랙 앤 피니언 기어;
    조향 휠의 조향각을 포함한 조향각 정보를 생성하는 조향각 센서;
    상기 랙 앤 피니언 기어의 랙 스트로크에 대한 조향각 범위를 다수의 조향각 구간으로 분할하고, 상기 조향각 정보를 통해 상기 치합부가 상기 다수의 조향각 구간별로 상이하게 진입하는 것을 확인하고, 상기 치합부가 상기 다수의 조향각 구간별로 상이하게 진입함에 따라 상기 다수의 조향각 구간별로 각각 상이하게 나타나는 구간별 기어 마찰 정도를 각각 파악하고, 상기 구간별 기어 마찰 정도에 따라 상기 다수의 조향각 구간별로 각각 상이한 기어 마모 보상 전류량을 결정하는 전자 제어 장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는 상기 랙 앤 피니언 기어의 내구 시험 데이터를 이용하여 상기 구간별 기어 마찰 정도를 파악하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는 상기 차량의 주행시 부하 조건을 상기 내구 시험 데이터 측정시의 부하 조건으로 나눈 비율과 상기 차량의 주행시에 상기 치합부가 상기 다수의 조향각 구간 중 어느 하나의 조향각 구간에 진입한 진입 횟수를 곱하여 상기 어느 하나의 조향각 구간에 대한 조향 횟수를 산출하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는 상기 차량의 주행시마다 상기 다수의 조향각 구간 각각에 대해 산출한 조향 횟수를 각각 누계하여 저장하고, 상기 차량의 주행이 시작되면 상기 차량의 이전 주행시까지 상기 다수의 조향각 구간 각각에 대해 누계 저장한 구간별 조향 횟수 누계량에 따라 상기 구간별 기어 마찰 정도를 상기 내구 시험 데이터에서 파악하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는 기어 마찰 정도에 따른 기어 마모 보상 전류 맵을 기저장하고, 상기 구간별 기어 마찰 정도에 따른 상기 기어 마모 보상 전류량을 상기 보상 전류 맵에서 결정하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는 상기 조향각 정보가 상기 다수의 조향각 구간 중에서 어느 하나의 조향각 구간에 해당하는 조향각 범위에 포함되면, 상기 치합부가 상기 어느 하나의 조향각 구간에 진입한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템.
  7. 차량의 주행시 부하 조건을 랙 앤 피니언 기어의 내구 시험 데이터 측정시의 부하 조건으로 나눈 비율을 산출하는 부하 비율 산출부;
    상기 랙 앤 피니언 기어의 랙 스트로크에 대한 조향각 범위를 다수의 조향각 구간으로 분할하고, 조향각 센서로부터 수신한 조향각 정보를 통해 상기 랙 앤 피니언 기어의 치합부가 상기 다수의 조향각 구간별로 상이하게 진입하는 것을 확인하고, 상기 치합부가 상기 다수의 조향각 구간별로 상이하게 진입함에 따라 상기 다수의 조향각 구간별로 각각 상이하게 나타나는 구간별 기어 마찰 정도를 각각 파악하는 구간별 기어 마찰 정도 파악부; 및
    상기 구간별 기어 마찰 정도에 따라 상기 다수의 조향각 구간별로 각각 상이한 기어 마모 보상 전류량을 결정하는 보상 전류 결정부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 구간별 기어 마찰 정도 파악부는 상기 차량의 주행시에 상기 치합부가 상기 다수의 조향각 구간 중 어느 하나의 조향각 구간에 진입한 진입 횟수와 상기 비율을 곱하여 상기 어느 하나의 조향각 구간에 대한 조향 횟수를 산출하고, 상기 차량의 주행시마다 상기 다수의 조향각 구간 각각에 대해 산출한 조향 횟수를 각각 누계하여 저장하고, 상기 차량의 주행이 시작되면 상기 차량의 이전 주행시까지 상기 다수의 조향각 구간 각각에 대해 누계 저장한 구간별 조향 횟수 누계량에 따라 상기 구간별 기어 마찰 정도를 상기 내구 시험 데이터에서 파악하는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 구간별 기어 마찰 정도 파악부는 상기 조향각 정보가 상기 다수의 조향각 구간 중에서 어느 하나의 조향각 구간에 해당하는 조향각 범위에 포함되면, 상기 치합부가 상기 어느 하나의 조향각 구간에 진입한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
  10. 전자 제어 장치가 랙 앤 피니언 기어의 마모에 따른 보상 전류를 결정하는 방법에 있어서,
    차량의 시동이 켜지면, 조향각 센서로부터 조향각 정보를 수신하는 조향각 정보 수신 단계;
    상기 조향각 정보를 통해 상기 랙 앤 피니언 기어의 치합부가 상기 랙 앤 피니언 기어의 다수의 조향각 구간 중 어느 하나의 구간에 진입한 것을 판단하는 치합부 진입 판단 단계;
    상기 랙 앤 피니언 기어의 내구 시험 데이터를 이용하여 상기 어느 하나의 조향각 구간에 대한 조향 횟수를 산출 및 누계하여 저장하는 조향 횟수 누계 단계;
    상기 차량의 시동이 꺼진 후에 상기 차량의 시동이 다시 켜지는 재시동 단계;
    상기 다수의 조향각 구간별로 조향 횟수를 각각 누계한 구간별 조향 횟수 누계량에 따라 구간별 기어 마찰 정도를 상기 내구 시험 데이터에서 파악하는 구간별 기어 마찰 정도 파악 단계; 및
    상기 차량의 주행 중에 상기 조향각 정보를 통해 상기 치합부가 상기 어느 하나의 구간에 진입한 것으로 판단하면, 상기 어느 하나의 구간에 대한 구간별 기어 마찰 정도에 따라 기어 마모 보상 전류량을 결정하는 기어 마모 보상 전류량 결정 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 랙 앤 피니언 기어의 마모에 따른 보상 전류 결정 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 다수의 조향각 구간은 상기 랙 앤 피니언 기어의 랙 스트로크 구간을 임의의 조향각 범위별로 가상 분할한 다수의 구간인 것을 특징으로 하는 랙 앤 피니언 기어의 마모에 따른 보상 전류 결정 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는 상기 조향각 정보가 상기 다수의 조향각 구간 중에서 상기 어느 하나의 조향각 구간에 해당하는 조향각 범위에 포함되면, 상기 치합부가 상기 어느 하나의 조향각 구간에 진입한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 랙 앤 피니언 기어의 마모에 따른 보상 전류 결정 방법.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 조향 횟수 누계 단계에서
    상기 전자 제어 장치는 상기 차량의 주행시 부하 조건을 상기 내구 시험 데이터 측정시의 부하 조건으로 나눈 비율과 상기 치합부가 상기 어느 하나의 조향각 구간에 진입한 진입 횟수를 곱하여 상기 어느 하나의 조향각 구간에 대한 상기 조향 횟수를 산출 및 누계하는 것을 특징으로 하는 랙 앤 피니언 기어의 마모에 따른 보상 전류 결정 방법.
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