KR20170070399A

KR20170070399A - 시동 온 시 조향 제어 방법

Info

Publication number: KR20170070399A
Application number: KR1020150177859A
Authority: KR
Inventors: 박영욱
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2015-12-14
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2017-06-22
Also published as: KR102153148B1

Abstract

본 발명은 풀 어시스트에 해당하는 미리 설정된 제한 전류값까지 전류 제한값의 선형적인 증가가 이루어지는 전체 파워 업 구간의 설정된 시간을 두 단계의 시간 구간으로 나누어, 초기에 전류 제한값이 상대적으로 작은 기울기로 선형적으로 증가하도록 전류 제한값의 제한 라인이 설정된 제1구간과, 상기 세팅시간 및 세팅전류값 이후 전류 제한값이 제1구간에 비해 큰 기울기를 가지면서 풀 어시스트에 해당하는 전류값까지 선형적으로 전류 제한값이 증가하도록 전류 제한값의 제한 라인이 설정된 제2구간이 설정된 상태에서, 시동 온 전에 운전자의 조타력이 스티어링휠에 가해진 상태에서 시동 후 모터에 인가되는 전류값이 상기 제1구간의 제한 라인을 따라 제한된 후 상기 제2구간의 제한 라인을 따라 제한되도록 하는 것을 특징으로 하는 시동 온 시 조향 제어 방법을 제공함으로써, 시동 온 시 스티어링휠(SW)의 안정적인 거동으로 감성품질 및 완성도 증대를 통해 사용자로 하여금 제품의 만족도 및 선호도가 증대되는 효과를 기대할 수 있다.

Description

시동 온 시 조향 제어 방법{Steering control method when ignition on}

본 발명은 차량의 조향 제어 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 차량의 시동 온(ON) 시 스티어링휠의 안정적인 거동으로 감성품질 및 완성도 증대를 통해 차량에 대한 운전자의 만족도 및 선호도를 증대시킬 수 있는 시동 온(ON) 시 조향 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 조향시에 운전자의 조타력을 저감시키기 위한 동력 보조 조향 장치로는, 유압펌프에 의해 형성된 유압을 이용하여 운전자의 조타력을 보조(assist)하는 유압식 조향 장치(HPS:Hydraulic Power Steering System)와, 전동모터의 구동토크를 이용하여 운전자의 조타력을 보조하는 전동식 조향 장치(MDPS:Motor Driven Power Steering System, 이하 'MDPS'라 함)가 알려져 있다

이 중에서 MDPS는 전동모터의 출력이 차량의 주행조건에 따라 자동으로 제어되어 운전자의 조향휠 조작에 따른 조타력 보조 기능을 수행하므로 유압식 조향 시스템에 비해 더욱 향상된 조타성능과 조타감을 제공한다.

최근 출시되는 차량에는 주행조건에 따라 조타 보조력을 변화 및 제어할 수 있는 MDPS가 널리 적용되고 있다.

한편, 조타력 보조가 이루어지는 차량의 조향 장치, 예를 들어 MDPS에서, 스티어링휠(SW)에 회전방향으로 조타력(steering　torque)이 미리 가해진 상태로 차량 시동을 온(ON) 하면, 스티어링휠(SW)이 급속도로 가벼워져서 급격한 풀림 현상이 발생한다.

이에 대해 좀더 상세히 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 차량의 시동 온 시 소정 시간(예, 최대 1초)의 자가진단 구간(200)을 거쳐 릴레이가 온 되고 나면(RELAY ON)(210), 파워 업(POWER UP) 구간(120)의 짧은 시간(예, 0.5초) 동안, 정해진 기울기를 나타내는 제한 라인(LIMIT LINE)을 따라 모터 인가 전류에 대한 제한값(LIMIT)(이하 “전류 제한값”이라 칭함)이 선형적으로 증가하도록 설정되어 있다.

따라서, 시동 온 전에 운전자의 조타력이 스티어링휠에 가해진 상태라면, 시동 온 직후 파워 업 구간에서 토션바 비틀림(조타력이 가해진 상태)으로 인한 토크센서의 센싱값에 해당하는 전류가 MDPS 모터에 인가되어 모터 어시스트(ASSIST)가 바로 발생하게 된다.

도 1에는 시동 온 이후 0.5초만에 파워 업 구간(120)을 거쳐 MDPS 모터 인가 전류(어시스트를 위한 모터 인가 전류)로서 풀 어시스트(FULL ASSIST)(123)에 해당하는 최대 전류값 127A의 전류가 인가될 수 있도록 설정된 예를 나타내고 있다.

만약, MDPS의 토션바 상수가 2.5Nm/degree이고, 시동 온 이전에 운전자가 스티어링휠에 가하는 토크(조타력)에 의해 2도(degree) 이상의 비틀림이 발생할 수 있는 차량에서, 상기한 토션바 상수는 튜닝값으로, 2.5Nm/degree 이하의 토션바를 사용할 경우 비틀림량이 더욱 증대될 수 있다.

이에 일례로 MDPS에서 최대 ±4도의 토션바 비틀림이 가능하다고 할 때, 운전자가 시동 온 전에 조타력을 미리 가하여 토션바 비틀림이 4도(풀 어시스트 상태임)였다면, ECU에서는 시동 온 후 풀 어시스트에 해당하는 전류값을 인가하기 위한 명령을 출력하게 된다.

이때, 시동 온 직후 파워 업 구간(120)에서 전류 제한값에 해당하는 전류가 모터에 인가된다.

또한, 시동 온 전에 풀 어시스트에 해당하는 조타력이 아니더라도 미리 스티어링휠에 조타력이 가해졌다면 시동 온 직후 파워 업 구간에서 시동 전 조타력(토션바 비틀림량)에 해당하는 전류값이 모터에 인가된다.

결국, 시동 온 전에 스티어링휠에 조타력이 가해진 상태로 시동 온 직후 짧은 시간(예, 0.25초) 만에 해당 전류값(도 1에서와 같이 전류 제한값이 될 수도 있음)이 MDPS 모터에 인가되면서 급격한 모터 어시스트 증가가 발생하고, 운전자는 스티어링휠이 순간 가벼워져 급격한 풀림 현상이 발생하는 것처럼 느낄 수 있게 된다.

즉, 스티어링휠에 회전방향으로 조타력이 가해진 상태에서 시동 온 시에 급격하게 스티어링휠이 가벼워져 회전하는 현상이 발생하고 있는 것이다.

이와 같이 모터 어시스트의 갑작스런 발생으로 도 2에 나타낸 바와 같이 짧은 시간에 스티어링휠이 회전하는 급작스런 거동이 발생할 수 있으며, 그로 인해 운전자가 느끼는 감성품질의 저하 및 차량 만족도 저하의 문제점이 나타나고 있다.

KR

2015-031839

A

KR

2015-028015

A

KR

2015-007063

A

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 스티어링휠에 조타력이 미리 가해진 상태에서 시동 온 시 전류 공급 로직을 활용하여 스티어링휠의 급격한 풀림 현상을 저감함으로써, 시동 온 시 스티어링휠의 안정적인 거동으로 감성품질 및 완성도 증대를 통해 운전자의 차량 만족도 및 선호도가 증대될 수 있도록 하는 시동 온 시 조향 제어 방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 풀 어시스트에 해당하는 미리 설정된 제한 전류값까지 전류 제한값의 선형적인 증가가 이루어지는 전체 파워 업 구간의 설정된 시간을 두 단계의 시간 구간으로 나누어, 초기에 전류 제한값이 상대적으로 작은 기울기로 선형적으로 증가하도록 전류 제한값의 제한 라인이 설정된 제1구간과, 상기 세팅시간 및 세팅전류값 이후 전류 제한값이 제1구간에 비해 큰 기울기를 가지면서 풀 어시스트에 해당하는 전류값까지 선형적으로 전류 제한값이 증가하도록 전류 제한값의 제한 라인이 설정된 제2구간이 설정된 상태에서, 시동 온 전에 운전자의 조타력이 스티어링휠에 가해진 상태에서 시동 후 모터에 인가되는 전류값이 상기 제1구간의 제한 라인을 따라 제한된 후 상기 제2구간의 제한 라인을 따라 제한되도록 하는 것을 특징으로 하는 시동 온 시 조향 제어 방법을 제공한다.

여기서, 상기 제1구간에서는 미리 정해진 세팅시간 및 세팅전류값까지 제한 전류값이 증가하는 제한 라인이 설정되고, 제2구간에서는 전체 파워 업 구간의 설정된 시간 동안 제한 전류값이 증가하는 제한 라인이 설정되며, 제2구간의 시간 이후에는 제한 전류값이 풀 어시스트에 해당하는 제한 전류값으로서 일정한 값으로 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 세팅전류값은 풀 어시스트에 해당하는 제한 전류값보다 낮은 전류값으로 특정하게 미리 정해진 전류값이거나, 풀 어시스트에 해당하는 제한 전류값을 임의 상수값으로 나눈 전류값이 적용되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 세팅시간은 전체 파워 업 구간의 설정된 전체 시간 중 특정하게 미리 정해진 시간이거나, 전체 파워 업 구간의 전체 시간을 상수값으로 나눈 시간이 적용되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 세팅전류값은 풀 어시스트에 해당하는 제한 전류값을 임의 상수값으로 나눈 전류값이 적용되고, 상기 세팅시간은 전체 파워 업 구간의 전체 시간을 상기 상수값으로 나눈 시간이 적용되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 조타력이 미리 가해진 상태로 시동 온 시에 스티어링휠의 급격한 풀림 현상이 저감될 수 있도록 하고, 스티어링휠의 안정적인 거동이 가능하도록 하여 감성품질 및 완성도 증대를 통해 운전자의 차량 만족도 및 선호도를 증대시키는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 시동 온 시 공급 전류(모터 인가 전류) 제한값 설정을 예시한 도면.
도 2는 종래의 스티어링휠 작동상태를 설명하기 위한 예시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시동 온 시 공급 전류(모터 인가 전류) 제한값 설정을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 시동 온 시 조향 제어 방법의 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 시동 온 시 스티어링휠 작동상태를 설명하기 위한 예시도.

이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

전술한 바와 같이 파워 업 구간에서 하나의 기울기로 전류 제한값을 선형적으로 증가시키는 종래와 달리, 본 발명에서는 ECU 내 전류 공급 로직에 있어서 전류 제한값이 풀 어시스트에 해당하는 전류값에 도달하는 시간, 즉 전류 제한값의 선형적인 증가가 이루어지는 파워 업 구간의 전체 시간을 적절히 튜닝하고, 상기 파워 업 구간을 시간에 따라 두 단계의 구간으로 나누어 각 구간에서 전류 제한값이 다른 기울기로 증가하도록 설정된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시동 온 시 공급 전류(모터 인가 전류) 제한값 설정을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 시동 온 시 조향 제어 방법의 개략도이며, 도 5는 본 발명에 따른 시동 온 시 스티어링휠 작동상태를 설명하기 위한 예시도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에서 전류 제한값이 풀 어시스트(FULL ASSIST)에 해당하는 전류값에 도달하는 시간, 즉 전류 제한값의 선형적인 증가가 이루어지는 전체 파워 업 구간의 설정된 시간을 두 단계의 시간 구간으로 나누어, 각 시간 구간에서 전류 제한값이 다른 기울기로 증가하도록 설정된 제한 라인(LIMIT LINE)의 설정 예를 볼 수 있다.

본 발명에서는 전류 제한값이 풀 어시스트에 해당하는 전류값에 도달하는 시간, 즉 전류 제한값의 선형적인 증가가 이루어지는 전체 파워 업 구간의 설정된 전체 시간을 두 단계의 시간 구간으로 나누어, 릴레이 온(RELAY ON) 직후 초기에 전류 제한값이 상대적으로 작은 기울기로 미리 정해진 세팅시간 및 세팅전류값까지 선형적으로 증가하도록 제한 라인이 설정된 회복구간(110)과, 세팅시간 및 세팅전류값 이후 전류 제한값이 회복구간(110)에 비해 큰 기울기를 가지면서 풀 어시스트에 해당하는 전류값까지 선형적으로 전류 제한값이 증가하도록 제한 라인이 설정된 파워 업(POWER UP) 구간(120)을 ECU에 설정해둔다.

여기서, 릴레이 온 시점부터 전류 제한값이 풀 어시스트에 해당하는 전류값에도달하는 전체 파워 업 구간의 전체 시간이 미리 설정되고, 회복구간(110)의 시간과 파워 업 구간(120)의 시간의 합이 상기 전체 시간이 되도록 한다.

본 발명의 시동 온(ON) 시 조향 제어 방법은 도 3에 도시된 그래프 및 도 4에 도시된 개략도와 같이 ECU(MDPS ECU, 조향 제어기)가 시동장치의 시동 온(ON) 신호, 입력토크값, 모터전류값을 입력 받으며, 시동 온을 확인한다.(S10)

여기서, 입력토크값은 토크센서에 의해 감지되는 조향토크, 즉 운전자가 스티어링휠을 조작할 때 스티어링휠을 통해 인가되는 운전자 조향 입력토크를 의미한다.

상기 시동 온은 운전자가 시동버튼(Start button)을 누르거나 차량의 시동키를 돌리는 행위에 수반되는 일련의 전기적 신호(IG On 신호)를 ECU가 입력 받아 확인하게 되며, 1초 동안 자가진단 구간(200)을 거친 후 실질적인 시동 온이 이루어지는 릴레이 온(RELAY ON)(210) 상태에 도달한다.

이후, 설정된 도 3의 제한 라인을 따라 ECU가 전체 파워 업(POWER UP) 구간(100)에서 조향모터(MDPS 모터)에 인가되는 전류값을 풀 어시스트에 해당하는 전류 제한값에 도달할 때까지 제한 라인에 의해 설정된 제한값으로 제한하게 되며, 이를 통해 급격한 모터 어시스트(모터에 의한 조타 보조)를 방지하는 조타력 안정 로직이 수행된다.(S20)

즉, 시동 온 후 스티어링휠에 회전방향으로 조타력이 가해진 상태에서 시동 온 시에 급격하게 핸들이 가벼워져 스티어링휠이 회전하는 현상을 저감할 수 있게 된다.

시동 전에 스티어링휠에 조타력이 가해진 상태에서 전체 파워 업 구간(100) 중 회복 구간(110)에서는 모터에 인가되는 전류값을 증가시키되, 세팅시간(111) 동안 세팅전류값(113)까지 완만한 기울기로 설정된 제한 라인을 따라 모터에 인가되는 전류값을 상대적으로 낮은 제한 전류값으로 제한하게 된다.

이와 같이 상기 회복구간(110)을 통해 모터에 인가되는 전류값을 세팅시간 동안 세팅전류값에 도달하도록 제한 라인을 따라 제한하여 시동 온 전의 토션바 비틀림을 안정적으로 회복하게 된다.

또한, 시동 온 이후 첫 번째 구간(제1구간)인 회복구간(110)에서 낮은 제한 전류값을 부여하여 파워 업 구간(120) 진입 전에 낮은 제한 전류값으로 모터 전류를 제한해줌으로써, 회복구간(110)에서의 회복으로 토션바 비틀림이 낮아져 급격한 모터 어시스트가 방지될 수 있도록 한다.

세팅시간 이후 두 번째 구간(제2구간)인 파워 업 구간(120)으로 진입하게 되면, 파워 업 구간(120)에서, 풀 어시스트에 해당하는 제한 전류값에 도달할 때까지, 단시간에 제한 전류값이 상대적으로 큰 기울기로 빠르게 상승하도록 설정된 제한 라인을 따라서, 모터에 인가되는 전류값을 제한 및 상승시키게 된다.

즉, 회복구간(110) 동안 상대적으로 긴 시간 동안 완만한 기울기의 제한 전류값으로 모터 전류를 제한하는 모터 어시스트가 이루어지도록 하는 반면, 파워 업 구간(120)에서는 단시간 동안 급격한 기울기의 제한 전류값으로 모터 전류를 상승 및 제한하는 모터 어시스트가 이루어지도록 하는 것이다.

한편, 상기 세팅전류값(113)은 풀 어시스트에 해당하는 제한 전류값(123)보다 낮은 전류값으로 특정하게 미리 정해진 전류값이거나, 풀 어시스트에 해당하는 제한 전류값(123)을 임의 상수값으로 나눈 전류값이 적용된다.

또한, 상기 세팅시간(111) 역시 전체 파워 업 구간(100)의 전체 시간 중 특정하게 미리 정해진 시간이거나, 전체 파워 업 구간(100)의 전체 시간을 상기 상수값로 나눈 시간이 적용된다.

그리고, 상기 전체 파워 업 구간(100)의 시간이 경과 이후부터의 제한 전류값(제한 라인)은 풀 어시스트의 제한 전류값으로 일정하게 유지되도록 설정되며, 시동 온 전 운전자에 의한 스티어리휠의 풀 조타가 이루어진 상태에서 전체 파워 업 구간의 시간 이후에는 풀 어시스트의 제한 전류값으로 모터 전류값이 일정하게 제한된다(풀 어시스트 모드(S30)).

결국, 상기와 같이 구성된 본 발명을 통해 도 5에 도시된 바와 같이 차량의 시동 온 전에 미리 스티어링휠(SW)에 조타력이 가해진 상태(즉, 스티어링휠이 회전되어 중심축에서 틀어진 상태)라면, 시동 온 후 모터 어시스트가 이루어질 때 회복구간(110)을 통하여 기존 스티어링휠(SW)의 급격한 거동에 비해 상대적으로 완만하고 긴 시간 동안의 스티어링휠의 거동이 나타나게 된다.

따라서, 기존에 스티어링휠(SW)의 급격한 거동으로 인하여 일부 미숙한 운전자가 당황하는 상황을 미리 예방할 수 있다.

또한, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 시동 온 시 스티어링휠(SW)의 안정적인 거동으로 감성품질 및 완성도 증대를 통해 사용자로 하여금 제품의 만족도 및 선호도가 증대되는 효과를 기대할 수 있다.

이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

S10: 시동 온 확인
S20: 조타력 안정 로직
S30: MDPS 풀 어시스트 모드(FULL ASSIST MODE)
100: 전체 파워 업 구간 110: 회복구간
111: 세팅시간 113: 세팅전류값
120: 파워 업(POWER UP) 구간 123: 풀 어시스트 제한 전류값
200: 자가진단 구간 210: 릴레이 온(RELAY ON)
SW: 스티어링휠

Claims

풀 어시스트에 해당하는 미리 설정된 제한 전류값까지 전류 제한값의 선형적인 증가가 이루어지는 전체 파워 업 구간의 설정된 시간을 두 단계의 시간 구간으로 나누어, 초기에 전류 제한값이 상대적으로 작은 기울기로 선형적으로 증가하도록 전류 제한값의 제한 라인이 설정된 제1구간과, 상기 세팅시간 및 세팅전류값 이후 전류 제한값이 제1구간에 비해 큰 기울기를 가지면서 풀 어시스트에 해당하는 전류값까지 선형적으로 전류 제한값이 증가하도록 전류 제한값의 제한 라인이 설정된 제2구간이 설정된 상태에서,
시동 온 전에 운전자의 조타력이 스티어링휠에 가해진 상태로 시동 후 모터에 인가되는 전류값이 상기 제1구간의 제한 라인을 따라 제한된 후 상기 제2구간의 제한 라인을 따라 제한되도록 하는 것을 특징으로 하는 시동 온 시 조향 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1구간에서는 미리 정해진 세팅시간 및 세팅전류값까지 제한 전류값이 증가하는 제한 라인이 설정되고, 제2구간에서는 전체 파워 업 구간의 설정된 시간 동안 제한 전류값이 증가하는 제한 라인이 설정되며, 제2구간의 시간 이후에는 제한 전류값이 풀 어시스트에 해당하는 제한 전류값으로서 일정한 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 시동 온 시 조향 제어 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 세팅전류값은 풀 어시스트에 해당하는 제한 전류값보다 낮은 전류값으로 특정하게 미리 정해진 전류값이거나, 풀 어시스트에 해당하는 제한 전류값을 임의 상수값으로 나눈 전류값이 적용되는 것을 특징으로 하는 시동 온 시 조향 제어 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 세팅시간은 전체 파워 업 구간의 설정된 전체 시간 중 특정하게 미리 정해진 시간이거나, 전체 파워 업 구간의 전체 시간을 상수값으로 나눈 시간이 적용되는 것을 특징으로 하는 시동 온 시 조향 제어 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 세팅전류값은 풀 어시스트에 해당하는 제한 전류값을 임의 상수값으로 나눈 전류값이 적용되고, 상기 세팅시간은 전체 파워 업 구간의 전체 시간을 상기 상수값으로 나눈 시간이 적용되는 것을 특징으로 하는 시동 온 시 조향 제어 방법.