KR20170059113A

KR20170059113A - 프릭션 보상 제어 장치, 방법 및 프릭션 보상 제어 기능을 구비한 조향 장치

Info

Publication number: KR20170059113A
Application number: KR1020150162990A
Authority: KR
Inventors: 김덕환
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2015-11-20
Filing date: 2015-11-20
Publication date: 2017-05-30
Also published as: KR101774111B1

Abstract

본 발명은 차량의 조향 장치에 관한 것으로서 조향 장치의 내부 부재의 마모 등으로 인하여 초기의 조향감이 유지되지 않는 문제를 해결하기 위한 것이다. 본 발명에 따르면, 조향각에서의 기준 랙추력 값을 설정하고 설정시와 동일한 학습조건에서 랙추력 값을 수집하며, 수집된 랙추력 값을 기준 랙추력 값과 비교하여 그 차이를 보상할 수 있는 프릭션 보상 게인을 산출하고 산출된 프릭션 보상 게인을 모터의 구동전류 산출에 적용함으로써, 사용자에게 초기의 조향감을 지속적으로 제공할 수 있도록 한다.

Description

프릭션 보상 제어 장치, 방법 및 프릭션 보상 제어 기능을 구비한 조향 장치 {APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING FRICTION COMPENSATION, STEERING APPARATUS WITH FRICTION COMPENSATION CONTROL FUNCTION}

본 발명은 차량의 전동식 조향 장치에 관한 것으로서 차량의 주행거리가 증가하더라도 초기의 조향감을 느낄 수 있도록 하는 전동식 조향 장치에 관한 기술이다.

자동차의 조향 장치로는 일반적으로 유압 펌프를 이용한 유압식 조향 장치와 모터를 이용한 전동식 조향 장치가 있으며, 1990년대 이후에는 전동식 조향 장치가 보편화되는 추세이다.

유압식 조향 장치는 조향 보조 동력을 공급하는 유압 펌프가 엔진에 의해 구동되어 조향 휠의 회전 여부와 관계없이 항상 에너지를 소비하는 것임에 반하여, 전동식 조향 장치는 조향 휠의 회전에 의해 회전 토크가 발생하면 모터가 발생된 조향 토크에 비례하는 조향 보조 동력을 공급한다. 따라서 전동식 조향 장치를 사용할 경우 유압식 조향 장치를 사용하는 경우에 비해 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 존재한다.

전동식 조향 장치는 조향 휠의 회전에 의해 발생한 조향 토크가 랙-피니언 기구부를 거쳐서 랙바에 전달되고, 발생된 조향 토크에 따라 모터에서 발생된 조향 보조 동력이 랙바에 전달되도록 구성된다. 즉, 조향 휠에 의해 발생한 조향 토크와 모터에서 발생한 조향 보조 동력이 합쳐져서 랙바를 축 방향으로 운동하도록 하는 것이다.

그런데 전동식 조향 장치는 차량의 주행 거리가 증가함에 따라 상기 조향 장치를 구성하는 기구부의 여러 부재, 예컨대, 랙-피니언 기구부나 감속기 등에서 마모가 일어나거나 헐거워지는 등을 이유로 기구부의 여러 부재 간의 마찰력이 감소할 수 있다. 그리고 마찰력의 감소로 인하여 사용자는 전동식 조향 장치의 초기 사용시보다 가벼운 조향감을 느낄 수 있는 문제점이 존재한다.

예를 들어, 초기 조향각과 조향 토크는 각각의 조향각에 대응하는 조향 토크로 튜닝되어 있으며, 조향 휠의 동작에 따라 해당 조향각에 대응하는 조향 토크가 발생하게 된다. 차량의 주행 거리가 증가할수록 시스템 내부의 열화에 따른 마모가 발생하여 여러 부재 간의 마찰력이 감소하면, 동일한 조향각에서 발생하는 조향 토크가 초기의 조향 토크보다 감소하게 된다. 특히, 조향 휠의 동작이 많은 온-센터 구간에서 조향 토크의 감소는 더욱 크게 발생한다.

랙추력(Rack Force)은 조향 토크와 모터 토크를 이용하여 산출되는 것으로서 조향 토크의 변경에 따라 랙추력도 이와 유사한 경향으로 변화하며, 랙추력(Rack Force)의 변화는 사용자에게 초기의 조타감과 상이한 가벼운 조타감을 주게 되므로, 전동식 조향 장치의 내구 열화가 진행되더라도 초기의 조타감을 유지할 수 있도록 하는 기술이 요구된다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 각각의 조향각에서의 기준 랙추력 값을 설정하고 설정된 기준 랙추력 값과 동일한 학습조건 또는 랙추력 값의 변화가 크게 발생하는 학습조건에서 랙추력 값의 변화를 모니터링하며, 모니터링된 랙추력 값과 기준 랙추력 값의 차이를 보상함으로써 초기 조향감을 유지할 수 있도록 하는 전동식 조향 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일면에 따르면, 차량의 속도, 횡가속도, 조향각 및 조향각속도 값을 수신하고 수신된 값에 기초하여 학습조건에 해당하는지 여부를 판단하는 학습조건판단부; 상기 학습조건에 해당하면 상기 조향각에서의 랙추력(Rack Force)을 산출하고 저장하는 랙추력산출부; 및 상기 조향각에서의 저장된 랙추력 값이 기설정된 개수 이상이면 상기 저장된 랙추력 값의 평균값을 산출하고, 산출된 평균값과 기저장된 상기 조향각에서의 기준 랙추력 값의 차이에 기초하여 프릭션 보상 게인을 산출하고 출력하는 보상게인출력부를 포함하는 프릭션 보상 제어 장치를 제공한다.

본 발명의 다른 일면에 따르면, 차량의 속도, 횡가속도, 조향각 및 조향각속도의 값을 수신하고 수신된 값에 기초하여 학습조건에 해당하는지 여부를 판단하는 단계; 상기 학습조건에 해당하면 상기 조향각에서의 랙추력을 산출하고 저장하는 단계; 및 상기 저장된 랙추력 값이 기설정된 개수 이상이면 상기 저장된 랙추력 값의 평균값을 산출하고, 산출된 평균값과 기저장된 상기 조향각에서의 기준 랙추력 값의 차이에 기초하여 프릭션 보상 게인을 산출하는 단계를 포함하는 프릭션 보상 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 일면에 따르면, 차량의 주행정보를 수신하고 수신된 주행정보가 기설정된 범위 이내이면 상기 차량의 조향각에 대한 랙추력을 산출하고 저장하며, 저장된 랙추력 값이 기설정된 개수 이상이면 상기 저장된 랙추력 값의 평균값과 기저장된 상기 조향각에서의 기준 랙추력 값의 차이에 따른 프릭션 보상 게인을 산출하고 출력하는 학습보상부; 및 조향 휠의 토크 센서로부터 수신된 토크 정보에 기초하여 모터에 공급할 구동전류를 산출하고 산출된 구동전류에 상기 프릭션 보상 게인을 적용하여 상기 구동전류를 보상하는 구동제어부를 포함하는 프릭션 보상 제어 기능을 구비한 조향 장치를 제공한다.

본 발명에 따르면, 일정한 학습조건에서 랙추력 값의 변화를 모니터링하고 모니터링된 랙추력 값과 기준 랙추력 값과의 차이를 보상해줌으로써, 전동식 조향 장치의 내구 열화가 진행되더라도 사용자에게 초기 조향감을 제공할 수 있도록 하는 전동식 조향 장치를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 프릭션 보상 제어 기능을 구비한 조향 장치의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 2와 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 랙추력 학습 데이터와 기준 데이터의 예시를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 랙추력 변화율과 구동전류 보상량 사이의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 구동전류 보상량과 프릭션 보상 게인 사이의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 프릭션 보상 제어 기능을 구비한 조향 장치의 구조를 상세하게 나타낸 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 프릭션 보상 제어 방법의 과정을 나타낸 순서도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 프릭션 보상 제어 기능을 구비한 조향 장치(이하, 조향 장치)의 구조를 나타낸 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따른 조향 장치는 학습보상부(110)와 구동제어부(120)를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 조향 장치는 차량의 주행조건을 모니터링하고 주행조건이 학습조건에 해당하는 경우에 조향 장치의 랙추력 값을 산출하고 산출된 랙추력 값의 평균값과 기준 랙추력 값을 비교하여 모터의 구동전류를 보상하는 프릭션 보상 게인을 출력하는 것을 특징으로 하는 것으로서, 전술한 기능은 학습보상부(110)를 통해 구현될 수 있다. 이하, 도 1을 참조하여 학습보상부(110)에 대하여 구체적으로 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 조향 장치의 학습보상부(110)는 학습조건판단부(111), 랙추력산출부(112) 및 보상게인출력부(113)를 포함한다.

학습조건판단부(111)는 차량의 조향각센서(10), 차속센서(20) 및 토크센서(30) 등으로부터 주행정보(예컨대, 차량의 속도, 횡가속도, 조향각 및 조향각속도 등)를 수신하고 수신된 정보에 기초하여 조향 장치의 랙추력 값(학습 데이터)을 산출하는 학습조건에 해당하는지 여부를 판단한다.

즉, 본 발명은 조향각에 따른 기준 랙추력 값을 설정하고 설정시의 주행조건과 동일한 학습조건에서 랙추력 값을 획득하고 획득된 랙추력 값과 기준 랙추력 값의 차이에 기초하여 프릭션 보상을 제어하는 것으로서, 차량의 주행정보가 학습조건에 해당하는지 여부를 먼저 판단한다.

따라서 학습조건은 기준 랙추력 값을 설정할 때의 주행조건과 동일한 범위일 수 있으며, 그 주행조건을 포함하는 범위일 수도 있다.

또는 주행조건 중 조향 장치의 내부 부재의 마모가 발생할 수 있는 조건을 학습조건으로 설정하고 랙추력 값을 획득하도록 할 수도 있다. 이는 내부 부재의 마모가 잘 발생할 수 있는 조건에서 랙추력 값을 획득하면 랙추력 값의 변화량을 명확하게 파악할 수 있기 때문이다.

다시 말해, 기준 랙추력 값과 비교할 수 있는 주행조건 또는 기준 랙추력 값으로부터 변화가 크게 발생할 수 있는 주행조건을 학습조건으로 설정하고 학습 데이터를 획득하여 랙추력 값의 변화를 모니터링할 수 있도록 한다.

일실시예에 따르면, 학습조건판단부(111)는 차량의 속도, 횡가속도, 조향각 및 조향각속도가 기설정된 범위 이내인지 여부를 기준으로 학습조건에 해당하는지 여부를 판단한다.

예컨대, 기준 랙추력 값을 설정할 때의 차량의 속도가 60km/h, 횡가속도가 0.3g, 조향각이 5~10deg, 조향각속도가 25~30deg/s라면, 차량의 속도가 50~100km/h 이고, 횡가속도가 0.5g 이하이며, 조향각이 -15~15deg 이고, 조향각속도가 15~45deg/s 에 해당하는 경우에 학습조건에 해당하는 것으로 판단할 수 있다. 또는, 기준 랙추력 값을 설정할 때의 조건과 근접하도록 차량의 속도가 60km/h~80km/h이고, 횡가속도가 0.3g 이하인 경우로 학습조건을 한정할 수도 있다.

따라서 기준 랙추력 값의 설정할 때의 주행조건을 포함하는 학습조건에서 랙추력 값을 획득하므로, 기준 랙추력 값과 모니터링되는 랙추력 값의 비교를 통해 랙추력 값의 변화량을 정확히 확인할 수 있도록 한다. 그리고 랙추력 값의 변화를 정확히 파악할 수 있는 주행조건을 학습조건으로 판단함으로써 유효 데이터의 획득을 통해 랙추력 값에 대한 보상이 정확히 수행될 수 있도록 한다.

또한, 전술한 바와 같이 조향 장치의 내부 부재의 마모가 발생하는 주행조건을 학습조건으로 설정하거나 기준 랙추력 값의 설정조건에 마모가 발생하는 주행조건을 포함하는 범위를 학습조건으로 설정할 수도 있다.

예컨대, 차량의 속도가 110km/h에서 조향 장치의 내부 부재의 마모가 발생한다면 학습조건을 차량의 속도가 100~120km/h인 경우로 설정할 수 있으며, 기준 랙추력 값을 설정할 때의 차량의 속도인 60km/h를 포함하는 50~120km/h를 학습조건으로 설정할 수도 있다.

학습조건판단부(111)는 기준 랙추력 값을 설정할 때의 주행조건이나 조향 장치의 내부 부재의 마모가 발생하는 주행조건을 포함하는 범위를 학습조건으로 판단하여 랙추력 값을 모니터링할 수 있도록 함으로써, 랙추력 값의 변화량을 정확히 모니터링할 수 있도록 한다.

한편, 학습조건판단부(111)는 학습조건에 해당하는지 여부를 판단함에 있어서 차량의 시스템에 에러가 존재하는지 여부를 확인하고 시스템 에러가 존재하는 경우에는 전술한 학습조건에 해당하더라도 학습조건에 해당하지 않는 것으로 판단할 수도 있다. 이는 차속센서(20)나 토크센서(30) 등 센서의 고장으로 학습조건에 해당하지 않음에도 불구하고 학습조건에 해당하는 것으로 인식하는 것을 방지하기 위함이다.

학습조건판단부(111)는 학습조건에 해당하는 것으로 판단한 경우 학습조건에 해당한다는 정보를 랙추력산출부(112)로 전달하며, 플래그(Flag)를 1로 설정하는 방식에 의해 학습조건에 해당함을 알려줄 수 있다.

랙추력산출부(112)는 학습조건에 해당하는 것이 확인되면 조향 장치의 랙추력 값을 산출하고 주행중인 차량의 현재 조향각에서의 랙추력 값으로 저장한다.

랙추력 값은 토크센서(30)의 값과 모터(40) 토크 값에 의하여 산출될 수 있으며, 모터(40) 토크 값은 모터(40) 상수와 모터(40)에 공급되는 전류로부터 산출될 수 있다.

랙추력산출부(112)가 랙추력 값을 산출하고 저장하면 학습조건판단부(111)는 더 이상 학습조건에 해당하지 않는 것으로 판단하여 학습을 종료하고(예컨대, 플래그를 0으로 설정), 보상게인출력부(113)는 저장된 랙추력 값을 이용하여 프릭션 보상 게인을 산출할지 여부를 결정한다.

보상게인출력부(113)는 랙추력산출부(112)에 의해 랙추력 값이 산출되고 저장되면, 해당 조향각에서의 기저장된 랙추력 값이 기설정된 개수 N개(예컨대, N=100) 이상인지 여부를 확인한다. 이는 프릭션 보상 게인의 정확도를 높이기 위한 것으로서, 각 조향각에서의 랙추력 값이 기설정된 개수 N개 이상 저장되면 저장된 랙추력 값을 이용하여 프릭션 보상 게인을 산출하기 위한 로직을 수행한다.

도 2는 랙추력산출부(112)에 의해 저장된 랙추력 값의 분포의 예시를 나타낸 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 각각의 조향각에서 획득된 랙추력 값을 저장하고 저장된 랙추력 값이 기설정된 개수 N개(도 4의 경우 100개) 이상이면 이를 기초로 프릭션 보상 게인을 산출한다.

구체적으로, 보상게인출력부(113)는 기설정된 개수 N개 이상의 랙추력 값의 평균값을 산출한다. 그리고 산출된 랙추력 값의 평균값을 해당 조향각에서의 기준 랙추력 값과 비교하고 그 차이에 기초하여 프릭션 보상 게인을 산출한다. 이때 그 차이가 0이 되도록 프릭션 보상 게인을 산출할 수도 있다.

도 3은 산출된 랙추력 값의 평균값과 기준 랙추력 값을 비교한 것을 나타낸 것으로서, 학습 데이터가 산출된 랙추력 값의 평균값을 의미하고 베이스 데이터는 기준 랙추력 값을 의미한다. 즉, 도 3에 도시된 학습 데이터와 베이스 데이터의 차이가 발생하지 않는 방향으로 프릭션 보상 게인을 산출하는 것이다.

따라서 변화된 랙추력 값을 기준 랙추력 값에 가까워지도록 프릭션 보상 게인을 출력해줌으로써 사용자가 초기의 조향감을 느낄 수 있도록 조향 장치의 모터(40) 구동을 제어할 수 있다.

도 4는 랙추력 값의 평균값과 기준 랙추력 값의 차이에 따른 변화율(X축)과 이에 따른 보상량(Y축)의 관계를 나타낸 것이며, 도 5 내지 7은 보상량(X축)과 그에 따른 프릭션 보상 게인(Y축)의 관계를 나타낸 것이다.

도 4를 참조하면, 랙추력 값의 변화율이 증가할수록 랙추력 값의 변화율에 따른 보상량이 증가하나 일정한 값에 수렴하는 것을 알 수 있다. 이는 보상량에 일정한 한계치가 존재하는 것을 의미하며, 시스템의 열화에 따른 마모는 초기에 급격하게 발생하고 그 이후에는 일정하게 수렴하기 때문이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 랙추력 값의 변화율에 따른 보상량이 일정한 값으로 수렴하므로, 보상량에 따른 프릭션 보상 게인도 일정한 값으로 수렴하는 것을 나타낸 것이다.

예를 들어, 토크에 따른 보상전류인 어시스트 컨트롤(Assist Control)에 대한 프릭션 보상 게인은 보상량에 따라 증가하나 일정한 값으로 수렴하고, 차량의 거동에 따른 보상전류인 댐핑 컨트롤(Damping Control)에 대한 프릭션 보상 게인도 보상량에 따라 증가하나 일정한 값으로 수렴한다. 또한, 차량의 조향 휠의 방향에 따른 보상전류인 복귀 컨트롤(Return Control)에 대한 프릭션 보상게인도 보상량에 따라 증가하지만 일정한 값으로 수렴한다.

보상게인출력부(112)는 산출된 프릭션 보상 게인을 구동제어부(120)로 전달하여 구동제어부(120)가 구동전류를 생성함에 있어 산출된 프릭션 보상 게인을 적용하여 구동전류를 생성할 수 있도록 한다.

한편 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 보상게인출력부(112)는 각각의 조향각에서의 기저장된 랙추력 평균값이 존재하는지 여부를 확인하고, 기저장된 랙추력 평균값과 기준 랙추력 값의 차이에 기초하여 프릭션 보상 게인을 산출하고 출력할 수 있다.

이때 기저장된 랙추력 평균값이 존재하는 조향각에서의 추가 학습 데이터(랙추력 값)가 획득되면 획득된 랙추력 값을 추가하여 기저장된 랙추력 평균값을 갱신하며, 랙추력 평균값을 갱신할 때 최근 획득된 기설정된 개수의 랙추력 값을 이용하여 평균값을 갱신할 수도 있다.

즉, 보상게인출력부(112)는 학습조건에 해당하는 데이터가 일정 개수 이상 수집되면 프릭션 보상 게인을 수행하되, 기저장된 랙추력 평균값이 존재하면 새로운 학습 데이터가 추가되기 전까지는 기저장된 값을 기준으로 프릭션 보상 게인을 수행할 수도 있다.

구동제어부(120)는 보상게인출력부(112)로부터 전달받은 프릭션 보상 게인을 반영하여 모터(40)의 구동전류를 출력한다. 프릭션 보상 게인은 어시스트 컨트롤(Assist Control), 댐핑 컨트롤(Damping Control), 복귀 컨트롤(Return Control)에 대하여 적용될 수 있다.

어시스트 컨트롤(Assist Control)은 토크에 따른 보상전류를 의미하는 것으로서 어시스트 컨트롤(Assist Control)에 대한 프릭션 보상 게인은 0보다 작은 값으로 적용될 수 있다. 댐핑 컨트롤(Damping Control)은 차량의 거동에 따른 보상전류를 의미하는 것으로서 댐핑 컨트롤(Damping Control)에 대한 프릭션 보상 게인은 0보다 큰 값이 적용될 수 있으며, 복귀 컨트롤(Return Control)은 조향 휠의 방향에 따른 보상전류를 의미하는 것으로서 복귀 컨트롤(Return Control)에 대한 프릭션 보상 게인은 0보다 큰 값이 적용될 수 있다.

따라서 조향 휠의 토크, 차량의 거동, 조향 휠의 방향을 모두 고려한 프릭션 보상 게인이 모터(40)의 구동전류에 적용되도록 함으로써, 기준 랙추력 값에 가깝도록 모터(40)의 구동을 제어할 수 있도록 한다.

구동제어부(120)는 프릭션 보상 게인이 적용된 구동전류를 모터(40)로 전달하여 모터(40)의 구동을 제어하며, 프릭션 보상 게인이 적용된 구동전류로 모터(40)를 제어함으로써 사용자가 초기와 같은 조향감을 느낄 수 있도록 한다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 조향 장치의 구조를 나타낸 것으로서, 본 발명의 학습보상부(110)는 구동제어부(120)와 별도로 구성될 수 있음을 명확히 나타내고, 구동제어부(120)의 구조를 보다 구체적으로 나타낸 것이다.

따라서 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프릭션 보상 게인 적용은 종래의 구동제어부(120)의 구성은 유지한 상태에서 별도의 구성인 학습보상부(110)를 통해 이루어질 수 있다.

이하에서는, 도 3을 참조하여 구동제어부(120)와 별도의 구성으로 프릭션 학습 로직을 수행하는 학습보상부(110) 그리고 구동제어부(120)를 구체적으로 설명한다.

학습보상부(110)는 주행 중인 차량의 센서들로부터 차량의 주행정보를 수신한다. 수신된 정보는 차량의 속도, 횡가속도, 조향각 및 조향각속도일 수 있으며, 이는 차량의 랙추력 값을 학습할 조건에 해당하는지 여부를 판단하기 위한 정보에 해당한다.

즉, 본 발명은 일정한 학습조건에서 랙추력 값을 학습하고 학습된 데이터를 기준 랙추력 값과 비교하여 랙추력 값의 변화량을 모니터링한다.

여기서, 학습조건이란 기준 랙추력 값을 설정할 때의 주행조건와 동일한 조건 또는 그 조건을 포함하는 범위의 조건일 수 있다. 또한, 조향 장치의 내부 부재의 마모가 발생하는 주행조건으로서 랙추력 값의 변화량을 명확하게 확인할 수 있는 범위로 설정할 수도 있다.

다시 말해, 기준 랙추력 값을 설정한 주행조건 또는 기준 랙추력 값으로부터 변화가 많이 발생할 수 있는 주행조건을 학습조건으로 설정함으로써, 랙추력 값의 변화량을 모니터링할 수 있도록 한다.

학습보상부(110)는 차량의 주행정보로부터 학습조건에 해당한다고 판단되면 플래그를 1로 설정한다. 그리고 차량의 센서로부터 획득한 값 중 토크 센서(30)의 값과 모터(40) 토크 값을 이용하여 획득된 조향각에서의 랙추력 값을 산출한다.

학습보상부(110)는 랙추력 값을 산출하면 산출된 랙추력 값을 저장하고 플래그를 0으로 설정한다. 그리고 기설정된 개수 N개(예컨대, N=100) 이상의 학습 데이터가 수집될 때까지 전술한 과정을 반복한다.

학습보상부(110)는 상기 조향각에서의 저장된 랙추력 값이 기설정된 개수 N개 이상인지 여부를 확인하고, N개 이상이면 저장된 랙추력 값들의 평균값을 산출한다. 따라서 학습 데이터가 일정 수준 이상 수집되면 프릭션 보상 게인을 적용함으로써 보상의 신뢰도를 높일 수 있도록 한다.

학습보상부(110)는 랙추력 값의 평균값과 기저장된 기준 랙추력 값을 비교하고 그 차이에 기초하여 프릭션 보상 게인을 산출한다.

프릭션 보상 게인은 어시스트 컨트롤(Assist Control, 121)에 대한 프릭션 보상 게인(Assist Coef.), 댐핑 컨트롤(Damping Control, 122)에 대한 프릭션 보상 게인(Damping Coef.) 그리고 복귀 컨트롤(Return Control, 123)에 대한 프릭션 보상 게인(Return Coef.)을 포함한다.

프릭션 보상 게인은 보상량에 따라 정해지며 보상량은 랙추력 값의 변화율에 따라 증가하나 일정 수준에서 수렴한다. 이는 시스템 내부의 마모는 초기에 급격하게 발생하며 그 이후에는 일정하게 수렴하기 때문이다.

학습보상부(110)는 산출된 프릭션 보상 게인을 구동제어부(120)로 전달하여 구동제어부(120)에 의해 생성된 구동전류에 대한 보상이 수행되도록 하므로, 종래 조향 장치의 구동제어부(120)는 유지한 상태에서 학습보상부(110)에 의한 프릭션 학습 로직이 수행될 수 있다.

구동제어부(120)는 학습보상부(110)로부터 프릭션 보상 게인을 수신하면 프릭션 보상 게인을 적용하여 모터(40)의 구동전류를 출력한다.

구동제어부(120)는 조향 휠의 토크에 따른 보상을 수행하는 어시스트 컨트롤(Assist Control, 121)에 0보다 작은 값의 프릭션 보상 게인을 적용한다. 그리고 차량의 거동에 따른 보상을 수행하는 댐핑 컨트롤(Damping Control, 122)에 0보다 큰 값의 프릭션 보상 게인을 적용하며, 조향 휠의 방향에 따른 보상을 수행하는 복귀 컨트롤(Damping Control, 123)에 0보다 큰 값의 프릭션 보상 게인을 적용한다.

구동제어부(120)는 프릭션 보상 게인이 적용된 구동전류를 모터(40)에 전달하여 랙추력 값의 변화에 대한 보상이 적용된 상태에서 모터(40)의 제어가 수행될 수 있도록 한다. 따라서 조향 장치의 내부 부재의 열화에 따른 랙추력 값의 변화가 발생하더라도 사용자에게 초기와 같은 조향감을 제공할 수 있도록 한다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 프릭션 보상 제어 방법의 과정을 나타낸 순서도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 조향 장치의 학습보상부(110)는 차량의 IGN ON 상태가 되면 기저장된 학습 데이터를 호출한다(S100). 이는 기설정된 개수 이상 데이터가 수집되어야 프릭션 학습 로직을 수행하는데 한 차례의 학습으로 기설정된 개수 이상의 데이터가 수집되기 어렵기 때문에 기저장된 학습 데이터를 호출하고 학습로직을 진행한다.

학습보상부(110)는 차량의 주행정보를 수신하고 수신된 주행정보를 기준으로 학습조건에 해당하는지 여부를 판단한다(S110). 여기서 학습조건은 기준 랙추력 값을 설정할 때의 주행조건 또는 조향 장치의 내부 부재의 마모가 발생할 수 있는 조건을 의미하나, 상기 주행조건 또는 마모가 발생할 수 있는 조건보다 조금 넓은 범위로 설정될 수 있다.

학습보상부(110)는 차량의 주행상태가 학습조건에 해당하는 것으로 판단하면, 주행중인 차량의 현재 조향각에서의 랙추력 값을 산출하고 저장한다(S120).

그리고 상기 조향각에서의 저장된 랙추력 값이 기설정된 개수 N개 이상인지 여부를 확인하여(S130), 기설정된 개수 N개 이상이면 저장된 랙추력 값의 평균값을 산출하고(S140) 그렇지 아니하면 학습을 종료한다. 이는 프릭션 보상 게인 산출의 기초가 되는 랙추력 평균값의 신뢰성을 보장하기 위함이다.

학습보상부(110)는 산출된 랙추력 값의 평균값을 상기 조향각에서의 기저장된 기준 랙추력 값과 비교하고(S150), 상기 평균값과 기준 랙추력 값의 차이에 따라 보상량을 결정하여 프릭션 보상 게인을 산출한다(S160).

차량의 조향 장치는 학습보상부(110)에 의해 산출된 프릭션 보상 게인을 적용하여 모터(40)의 구동전류를 산출하고 공급함으로써 차량의 사용자에게 초기와 같은 조향감을 제공할 수 있도록 한다.

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 것이며, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

10: 조향각 센서 20: 차속 센서
30: 토크 센서 40: 모터
110: 학습보상부 111: 학습조건판단부
112: 랙추력산출부 113: 보상게인출력부
120: 구동제어부 121: 어시스트 컨트롤
122: 댐핑 컨트롤 123: 복귀 컨트롤
130: 모터제어부 140: 조향계 시스템

Claims

차량의 속도, 횡가속도, 조향각 및 조향각속도 값을 수신하고 수신된 값에 기초하여 학습조건에 해당하는지 여부를 판단하는 학습조건판단부;
상기 학습조건에 해당하면 상기 조향각에서의 랙추력(Rack Force)을 산출하고 저장하는 랙추력산출부; 및
상기 조향각에서의 저장된 랙추력 값이 기설정된 개수 이상이면 상기 저장된 랙추력 값의 평균값을 산출하고, 산출된 평균값과 기저장된 상기 조향각에서의 기준 랙추력 값의 차이에 기초하여 프릭션 보상 게인을 산출하고 출력하는 보상게인출력부
를 포함하는 프릭션 보상 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 학습조건판단부는
상기 차량의 속도, 횡가속도, 조향각 및 조향각속도의 값이 기설정된 범위 이내인지 여부에 기초하여 상기 학습조건에 해당하는지 여부를 판단하는 것
인 프릭션 보상 제어 장치.
제2항에 있어서,
상기 기설정된 범위는 상기 기준 랙추력 값을 설정할 때의 주행조건을 포함하는 범위인 것
인 프릭션 보상 제어 장치.
제2항에 있어서, 상기 학습조건판단부는
상기 차량의 속도가 50km/h 이상이고 100km/h 이하이며, 상기 횡가속도가 0.5g 이하이며, 상기 조향각이 -15deg 이상이고 15deg 이하이며, 상기 조향각속도가 15deg/s 이상이고 45deg/s 이하이면 상기 학습조건에 해당하는 것으로 판단하는 것
인 프릭션 보상 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 학습조건판단부는
상기 학습조건에 해당하면 플래그를 1로 설정하고, 상기 랙추력산출부가 상기 조향각에서의 랙추력을 산출하고 저장하면 상기 플래그를 0으로 설정하는 것
인 프릭션 보상 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 보상게인출력부는
상기 조향각에서의 랙추력 평균값과 상기 조향각에서의 기준 랙추력 값의 차이가 감소되도록 상기 프릭션 보상 게인을 산출하고 출력하는 것
인 프릭션 보상 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 보상게인출력부는
상기 조향각에서의 기저장된 랙추력 평균값이 존재하면 상기 기저장된 랙추력 평균값과 상기 기준 랙추력 값의 차이에 기초하여 상기 프릭션 보상 게인을 산출하고 출력하는 것
인 프릭션 보상 제어 장치.
제7항에 있어서, 상기 보상게인출력부는
상기 랙추력산출부가 상기 기저장된 랙추력 평균값이 존재하는 조향각에서의 랙추력을 산출하고 저장하면, 저장된 랙추력 값을 포함하며 상기 기저장된 랙추력 평균값을 갱신하는 것
인 프릭션 보상 제어 장치.
제8항에 있어서, 상기 보상게인출력부는
최근 산출된 상기 기설정된 개수의 랙추력 값을 이용하여 상기 기저장된 랙추력 평균값을 갱신하는 것
인 프릭션 보상 제어 장치.
차량의 속도, 횡가속도, 조향각 및 조향각속도의 값을 수신하고 수신된 값에 기초하여 학습조건에 해당하는지 여부를 판단하는 단계;
상기 학습조건에 해당하면 상기 조향각에서의 랙추력을 산출하고 저장하는 단계; 및
상기 저장된 랙추력 값이 기설정된 개수 이상이면 상기 저장된 랙추력 값의 평균값을 산출하고, 산출된 평균값과 기저장된 상기 조향각에서의 기준 랙추력 값의 차이에 기초하여 프릭션 보상 게인을 산출하는 단계
를 포함하는 프릭션 보상 제어 방법.
제10항에 있어서, 상기 학습조건에 해당하는지 여부를 판단하는 단계는,
상기 차량의 속도, 횡가속도, 조향각 및 조향각속도의 값이 기설정된 범위 이내이면 상기 학습조건에 해당하는 것으로 판단하는 단계; 및
상기 차량의 시스템 에러를 확인하고 상기 시스템 에러가 존재하면 상기 학습조건에 해당하지 않는 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것
인 프릭션 보상 제어 방법.
제10항에 있어서, 상기 프릭션 보상 게인을 산출하는 단계는,
상기 조향각에서의 기저장된 랙추력 평균값이 존재하면 상기 기저장된 랙추력 평균값과 상기 조향각에서의 기저장된 기준 랙추력 값의 차이에 기초하여 상기 프릭션 보상 게인을 산출하는 것
인 프릭션 보상 제어 방법.
제12항에 있어서, 상기 프릭션 보상 게인을 산출하는 단계는,
상기 학습조건에 해당하여 산출된 상기 조향각에서의 랙추력 값을 포함하여 상기 조향각에서의 기저장된 랙추력 평균값을 갱신하는 단계를 포함하는 것
인 프릭션 보상 제어 방법.
제13항에 있어서, 상기 조향각에서의 기저장된 랙추력 평균값을 갱신하는 단계는,
상기 조향각에서의 상기 기설정된 개수의 최근 랙추력 값을 이용하여 상기 조향각에서의 기저장된 랙추력 평균값을 갱신하는 것
인 프릭션 보상 제어 방법.
차량의 주행정보를 수신하고 수신된 주행정보가 기설정된 범위 이내이면 상기 차량의 조향각에 대한 랙추력을 산출하고 저장하며, 저장된 랙추력 값이 기설정된 개수 이상이면 상기 저장된 랙추력 값의 평균값과 기저장된 상기 조향각에서의 기준 랙추력 값의 차이에 따른 프릭션 보상 게인을 산출하고 출력하는 학습보상부; 및
조향 휠의 토크 센서로부터 수신된 토크 정보에 기초하여 모터에 공급할 구동전류를 산출하고 산출된 구동전류에 상기 프릭션 보상 게인을 적용하여 상기 구동전류를 보상하는 구동제어부
를 포함하는 프릭션 보상 제어 기능을 구비한 조향 장치.
제15항에 있어서, 상기 구동제어부는
어시스트 컨트롤, 댐핑 컨트롤 및 복귀 컨트롤을 포함하며, 상기 어시스트 컨트롤에 대한 상기 프릭션 보상 게인은 0보다 작은 값으로 적용되고, 상기 댐핑 컨트롤에 대한 상기 프릭션 보상 게인은 0보다 큰 값으로 적용되며, 상기 복귀 컨트롤에 대한 상기 프릭션 보상 게인은 0보다 큰 값으로 적용되는 것
인 프릭션 보상 제어 기능을 구비한 조향 장치.