KR20170070467A - 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 장치 및 방법 - Google Patents

전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동식 파워 스티어링 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 전동식 파워 스티어링 시스템에서 토크 센서에 고장이 발생한 경우 조향각 센서 및 모터 위치 센서를 통해 토크를 검출할 수 있는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 장치는 입력축과 출력축이 토션바에 의해 연결되는 토크 센서, 상기 토크 센서의 토션바의 일단부와 접촉되는 조향각 센서, 상기 토크 센서의 토션바의 타단부와 접촉되는 모터 위치 센서, 및 상기 토크 센서에 고장이 발생하면 상기 조향각 센서에서 측정한 토션바의 비틀림에 대한 조향각, 상기 모터 위치 센서에서 측정한 토션바의 비틀림에 대한 모터각, 상기 토션바에 대한 회전 강성 및 보상 계수 중 적어도 하나를 기반으로 가상 토크 신호를 생성하는 제어부를 포함한다.

Description

전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING TORQUE OF MDPS SYSTEM}
본 발명은 전동식 파워 스티어링 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 전동식 파워 스티어링 시스템에서 토크 센서에 고장이 발생한 경우 조향각 센서 및 모터 위치 센서를 통해 토크를 검출할 수 있는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
동차의 파워 스티어링은 동력에 따른 조향 장치로, 운전자의 스티어링 휠 조작을 돕는 역할을 한다. 이러한 파워 스티어링은 유압을 이용하는 방식이 주로 사용되고 있으나, 최근에는 모터의 힘을 이용하는 방식인 전동식 파워 스티어링(Motor Driven Power Steering: 이하'MDPS'로 통칭함) 시스템의 사용이 늘어나고 있다.
MDPS 시스템은 조향 휠 축 하단부에 보조 조향력을 발생시키기 위한 조향 모터가 따로 설치되어 차량에 시동을 걸면 조향 모터가 작동하여 파워핸들을 작동시키는 시스템이다. 이러한 MDPS 시스템은 기존의 유압식 파워 스티어링 시스템과 대비하여 무게가 가볍고, 공간을 적게 차지하며, 오일 교환이 필요 없다는 장점이 존재한다.
MDPS 시스템은 차량 조향 시 운전자가 스티어링 휠에 가해야 하는 조향 토크의 일부를 보조 동력원을 이용하여 제공함으로써 조향을 용이하게 한다. 즉, 운전자의 조향 의도를 스티어링 휠에 직결된 토크 센서를 통해 감지하고, 이 신호를 MDPS 시스템이 받아서 현재 자동차의 속력 등을 고려하여 알맞은 힘을 제공하도록 모터를 구동함으로써 조동력을 보조한다. MDPS 시스템은 자동차의 주차, 정차할 때나 저속 운전 때에 큰 힘을 보조하여 운전자의 힘을 덜고, 고속 주행할 때에 작은 힘만을 보조하도록 함으로써 자동차의 안정성을 유지할 수 있도록 한다.
그러나, 토크 센서에 고장이 발생하면 조향 기능이 정상적으로 동작하지 않게 된다. 이에 종래의 경우에는 토크 센서에 고장이 발생하면 차량의 안전을 위해 페일 세이프티(Fail Safety) 기능을 작동시켜 조향 기능을 강제로 정지시키게 되어 운전자에게 불편함을 제공하였다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 MDPS 시스템에서 토크 센서에 고장이 발생한 경우 조향각 센서 및 모터 위치 센서를 통해 토크를 검출할 수 있는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 장치 및 방법을 제공한다.
그리고, 본 발명의 실시 예는 토크 센서에 고장이 발생한 경우에 토션바의 비틀림을 조향각 센서와 모터 위치 센서의 변위 차이를 통해 계산하여 토크를 검출할 수 있는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서는 입력축과 출력축이 토션바에 의해 연결되는 토크 센서; 상기 토크 센서의 토션바의 일단부와 접촉되는 조향각 센서; 상기 토크 센서의 토션바의 타단부와 접촉되는 모터 위치 센서; 및 상기 토크 센서에 고장이 발생하면 상기 조향각 센서에서 측정한 토션바의 비틀림에 대한 조향각, 상기 모터 위치 센서에서 측정한 토션바의 비틀림에 대한 모터각, 상기 토션바에 대한 회전 강성 및 보상 계수 중 적어도 하나를 기반으로 가상 토크 신호를 생성하는 제어부를 포함하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 조향각, 모터각, 토션바에 대한 회전 강성, 모터 토크에 대한 보상을 위한 모터 보상 계수를 기반으로 가상 토크 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 모터 보상 계수는 모터 전류, 단위 전류당 댐핑 부쉬 변형에 의한 각도 변화량 중 적어도 하나를 기반으로 연산될 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 조향각, 모터각, 토션바에 대한 회전 강성 및 조향각 센서의 시간 지연에 대한 보상을 수행하기 위한 시간 보상 계수를 기반으로 가상 토크 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 시간 보상 계수는 모터 각속도, 기어비, 조향각 센서의 지연 시간 중 적어도 하나를 기반으로 연산될 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 조향각, 모터각, 토션바에 대한 회전 강성 및 조향각 센서의 리니어리티(Linearity)에 대한 보상을 수행하기 위한 리니어리티 보상 계수를 기반으로 가상 토크 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 조향각, 모터각, 토션바에 대한 회전 강성 및 조향각 센서의 출력 제한 보상 계수를 기반으로 가상 토크 신호를 생성할 수 있다.
그리고 본 발명의 다른 실시 예에서는 토크 센서에 고장 발생을 확인하는 단계; 상기 토크 센서에 고장이 발생하면 조향각 센서에서 토크 센서에 포함된 토션바 일측의 비트림에 대한 조향각을 측정하고, 모터 위치 센서에서 상기 토션바 타측의 비트림에 대한 모터각을 측정하는 단계; 상기 조향각, 모터각 및 토션바에 대한 회전 강성을 기반으로 제1 토크 신호를 생성하는 단계; 상기 제1 토크 신호에서 모터 토크에 대한 보상을 수행하여 제2 토크 신호를 생성하는 단계; 및 상기 제2 토크 신호에서 상기 조향각 센서에 대한 보상을 수행하여 가상 토크 신호를 생성하는 단계를 포함하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 MDPS 시스템에서 토크 센서에 고장이 발생한 경우 조향각 센서와 모터 위치 센서를 통해 토크를 검출할 수 있으므로 토크 센서의 고장 시에도 MDPS 시스템을 작동시킬 수 있다.
또한, 토크 센서에 고장이 발생한 경우에도 스티어링 성능이 떨어지는 것을 방지할 수 있으므로 운전성을 향상시킬 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 방법의 실험 그래프이다.
이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 장치 및 방법의 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서, 본 발명이 하기의 도면과 설명에만 한정되어서는 아니 될 것이다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 이하 실시 예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형, 또는 통합, 또는 분리하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.
이하, 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템(Motor Driven Power Steering: 이하'MDPS'로 통칭함)의 토크 제어 장치(50)는 토크 센서(Torque Sensor, 100), 조향각 센서(Steering Angle Sensor, 130), 모터 위치 센서(Motor Position Sensor, 150) 및 제어부(200)를 포함한다.
토크 센서(100)는 입력축과 출력축이 토션바(110)에 의해 연결된다. 이러한 토션바(110)는 입력축과 출력축의 내부에 위치할 수 있다. 토크 센서(100)는 운전자에 의해 회전하는 스티어링 휠의 토크를 검출한다. 즉, 토크 센서(100)는 스티어링 휠의 회전에 따른 조향 토크를 검출할 수 있다.
이때, 스티어링 휠은 운전자의 의지에 따라서 차량의 진행방향을 변경하기 위해 조작하는 수단으로서, 운전대, 조향핸들, 조이스틱을 포함할 수 있다. 스티어링 휠의 조작에 의해 차량은 좌측 또는 우측으로 방향이 전환될 수 있다.
조향각 센서(130)는 토션바(110)의 일단부에 접촉된다. 조향각 센서(130)는 토크 센서(100)에 고장이 발생하면 제어부(200)의 제어에 따라 토션바(110)의 비틀림에 대한 조향각을 측정한다. 조향각 센서(130)는 측정한 조향각을 제어부(200)에 제공한다.
모터 위치 센서(150)는 토션바(110)의 타단부에 접촉된다. 모터 위치 센서(150)는 토크 센서(100)에 고장이 발생하면 제어부(200)의 제어에 따라 토션바(110)의 비틀림에 대한 모터각을 측정한다. 모터 위치 센서(150)는 측정한 모터각을 제어부(200)에 제공한다.
제어부(200)는 토크를 제어하기 위해 토크 센서(100), 조향각 센서(130) 및 모터 위치 센서(150)를 제어한다. 다시 말하면, 제어기는 토크 센서(100)에서 고장이 발생하면 조향각 센서(130)로부터 제공받은 조향각과 모터 위치 센서(150)로부터 제공받은 모터각을 이용하여 스티어링 휠의 토크를 추정할 수 있다. 즉, 제어부(200)는 조향각, 모터각, 토션바(110)에 대한 회전 강성, 모터 보상 계수, 시간 보상 계수, 리니어리티(Linearity) 보상 계수, 출력 제한 보상 계수 중 적어도 하나를 기반으로 가상 토크 신호를 생성한다. 여기서, 모터 보상 계수는 모터 토크에 대한 보상을 위해 필요한 값이며, 시간 보상 계수는 조향각 센서(130)의 시간 지연에 대한 보상을 위해 필요한 값이고, 리니어리티 보상 계수는 조향각 센서(130)의 리니어리티에 대한 보상을 위해 필요한 값이고, 출력 제한 보상 계수는 조향각 센서(130)의 출력을 제한하기 위해 필요한 값일 수 있다.
이러한 목적을 위하여 제어부(200)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서로 구현될 수 있으며, 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 토크 제어 방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다.
이렇게 제어부(200)에서 토크를 제어하는 방법은 도 2 및 도 3을 참조하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 토크를 제어하는 방법을 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2를 참조하면, 제어부(200)는 토크 센서(100)에 고장이 발생하는지를 판단한다(S210). 예를 들어, 제어부(200)는 토크 센서(100)에서 조타 토크가 수신되지 않거나, 조타 토크가 설정된 범위에 안에 없을 경우에 토크 센서(100)에 고장이 발생하였다고 확인할 수 있다.
한편, 제어부(200)는 토크 센서(100)에 고장이 발생하지 않았으면 단계 S210으로 리턴하여 토크 센서(100)에 고장이 발생하는지를 모니터링한다.
조향각 센서(130)는 토크 센서(100)에 포함된 토션바(110)의 비틀림에 대한 조향각을 측정한다(S215).
모터 위치 센서(150)는 토크 센서(100)에 포함된 토션바(110)의 비틀림에 대한 모터각을 측정한다(S220).
제어부(200)는 조향각 및 모터각을 기반으로 제1 토크 신호를 생성한다(S225). 다시 말하면, 제어부(200)는 조향각, 모터각, 토션바(110)에 대한 회전 강성을 기반으로 제1 토크 신호를 생성한다. 즉, 제어부(200)는 [수학식 1]을 이용하여 제1 토크 신호를 생성할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, TS1은 제1 토크 신호이며, Kbar는 토션바(110)에 대한 회전 강성이고, θSAS는 조향각이며, θM은 모터각을 나타낼 수 있다.
제어부(200)는 제1 토크 신호에서 모터 토크에 대한 보상을 수행하여 제2 토크 신호를 생성한다(S230). 구체적으로, 제어부(200)는 제1 토크 신호 및 모터 보상 계수를 기반으로 제2 토크 신호를 생성한다. 여기서, 모터 보상 계수는 모터 토크에 대한 보상을 수행하기 위한 계수이며, 모터 전류 및 단위 전류당 댐핑 부쉬 변형에 의한 각도 변화량을 기반으로 생성될 수 있다.
즉, 제어부(200)는 [수학식 2]를 기반으로 제2 토크 신호를 생성할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
여기서, TS2는 제2 토크 신호이며, Kbar는 토션바(110)에 대한 회전 강성이고, θSAS는 조향각이며, θM은 모터각이고, Iq는 모터의 Q축 전류이며, Ca는 단위 전류당 댐핑 부쉬 변형에 의한 각도 변화량을 나타낼 수 있다.
제어부(200)는 제2 토크 신호에서 조향각 센서(130)의 시간 지연에 대한 보상을 수행하여 제3 토크 신호를 생성한다(S235). 다시 말하면, 제어부(200)는 제2 토크 신호 및 시간 보상 계수를 기반으로 제3 토크 신호를 생성한다. 이때, 시간 보상 계수는 조향각 센서(130)의 시간 지연을 보상하기 위한 계수이며, 모터 각속도, 기어비, 조향각 센서(130)의 지연 시간을 기반으로 생성될 수 있다.
즉, 제어부(200)는 [수학식 3]을 기반으로 제3 토크 신호를 생성할 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00003
여기서, TS3은 제3 토크 신호이며, Kbar는 토션바(110)에 대한 회전 강성이고, θSAS는 조향각이며, θM은 모터각이고, Iq는 모터의 Q축 전류이며, Ca는 단위 전류당 댐핑 부쉬 변형에 의한 각도 변화량이고, ωm은 모터 각속도이며, Rg는 기어비이고, Td는 조향각 센서(130)의 지연 시간을 나타낼 수 있다.
제어부(200)는 제3 토크 신호에서 조향각 센서(130)의 리니어리티에 대한 보상을 수행하여 제4 토크 신호를 생성한다(S240). 구체적으로, 제어부(200)는 제3 토크 신호 및 리니어리티 보상 계수를 기반으로 제4 토크 신호를 생성한다. 이때, 리니어리티 보상 계수는 조향각 센서(130)의 리니어리티를 보상하기 위한 계수일 수 있다. 오른쪽으로 스티어링 휠을 회전하였을 경우 리니어리티 보상 계수는 Linright로 나타낼 수 있으며, 왼쪽으로 스티어링 휠을 회전하였을 경우 리니어리티 보상 계수는 Linleft로 나타낼 수 있다. 또한, 스티어링 휠이 정지된 경우에는 기존 회전방향을 유지할 수 있다.
즉, 제어부(200)는 [수학식 4]를 이용하여 제4 토크 신호를 생성할 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00004
여기서, TS4는 제4 토크 신호이며, Kbar는 토션바(110)에 대한 회전 강성이고, θSAS는 조향각이며, θM은 모터각이고, Iq는 모터의 Q축 전류이며, Ca는 단위 전류당 댐핑 부쉬 변형에 의한 각도 변화량이고, ωm은 모터 각속도이며, Rg는 기어비이고, Td는 조향각 센서(130)의 지연 시간이며, θline는 리니어리티 보상 계수를 나타낼 수 있다.
제어부(200)는 제4 토크 신호에서 조향각 센서(130)의 출력을 제한하기 위한 보상을 수행하여 가상 토크 신호를 생성한다(S245, S250). 다시 말하면, 제어부(200)는 제4 토크 신호 및 출력 제한 보상 계수를 기반으로 가상 토크 신호를 생성한다.
이때, 출력 제한 보상 계수는 조향각 센서(130)의 출력을 제한하기 위한 보상하기 위한 계수일 수 있다. 즉, 출력 제한 보상 계수는 출력 제한 보상 게인이라고 칭할 수도 있다. 이러한 출력 제한 보상 계수는 [수학식 5]를 통해 연산될 수 있다.
[수학식 5]
Figure pat00005
여기서, Gfb는 출력 제한 보상 계수이고, Gtotal은 정차, 주행 조건 게인(gain)이며, Ghys는 조향각 센서(130)의 히스테리시스(hysteresis) 게인을 나타낼 수 있다. 여기서, 정차, 주행 조건 게인은 차량이 정차하는지, 주행하는지를 나타내기 위한 게인일 수 있다.
그리고, 제어부(200)는 [수학식 6]을 이용하여 가상 토크 신호를 생성할 수 있다.
[수학식 6]
Figure pat00006
여기서, VT는 가상 토크 신호이며, Kbar는 토션바(110)에 대한 회전 강성이고, θSAS는 조향각이며, θM은 모터각이고, Iq는 모터의 Q축 전류이며, Ca는 단위 전류당 댐핑 부쉬 변형에 의한 각도 변화량이고, ωm은 모터 각속도이며, Rg는 기어비이고, Td는 조향각 센서(130)의 지연 시간이며, θline는 리니어리티 보상 계수, Gfd는 출력 제한 보상 계수를 나타낼 수 있다.
이렇게 출력을 제한하는 이유는 조향각 센서에서 진동이 많이 발생하므로 이를 억제시키기 위함이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 방법의 실험 그래프이다.
제어부(200)는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 조향각 및 모터각을 이용하여 제1 토크 신호(310)를 생성할 수 있다. 이때, 도면번호 310은 토크 센서(100)에서 고장이 발생하지 않았을 때 측정된 조향 토크를 나타낼 수 있다.
제어부(200)는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 제1 토크 신호에 모터 토크를 보상하여 제2 토크 신호(330)를 생성할 수 있다.
제어부(200)는 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 제2 토크 신호에 조향각 센서(130)의 시간 지연에 대한 보상하여 제3 토크 신호(340)를 생성할 수 있다.
제어부(200)는 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이 제3 토크 신호에 조향각 센서(130)의 리니어리티에 대한 보상하여 제4 토크 신호(350)를 생성할 수 있다.
제어부(200)는 도 3의 (e)에 도시된 바와 같이 제4 토크 신호에 조향각 센서(130)의 출력 제한을 위한 보상하여 제5 토크 신호(360)를 생성할 수 있다.
제어부(200)는 도 3의 (f)에 도시된 바와 같이 제5 토크 신호에 출력 제한하여 최종 가상 토크 신호(370)를 생성할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
50: 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 장치
100: 토크 센서
110: 토션바
130: 조향각 센서
150: 모터 위치 센서
200: 제어부

Claims (16)

  1. 입력축과 출력축이 토션바에 의해 연결되는 토크 센서;
    상기 토크 센서의 토션바의 일단부와 접촉되는 조향각 센서;
    상기 토크 센서의 토션바의 타단부와 접촉되는 모터 위치 센서; 및
    상기 토크 센서에 고장이 발생하면 상기 조향각 센서에서 측정한 토션바의 비틀림에 대한 조향각, 상기 모터 위치 센서에서 측정한 토션바의 비틀림에 대한 모터각, 상기 토션바에 대한 회전 강성 및 보상 계수 중 적어도 하나를 기반으로 가상 토크 신호를 생성하는 제어부;
    를 포함하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 조향각, 모터각, 토션바에 대한 회전 강성, 모터 토크에 대한 보상을 위한 모터 보상 계수를 기반으로 가상 토크 신호를 생성하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 모터 보상 계수는 모터 전류, 단위 전류당 댐핑 부쉬 변형에 의한 각도 변화량 중 적어도 하나를 기반으로 연산되는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 조향각, 모터각, 토션바에 대한 회전 강성 및 조향각 센서의 시간 지연에 대한 보상을 수행하기 위한 시간 보상 계수를 기반으로 가상 토크 신호를 생성하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 시간 보상 계수는 모터 각속도, 기어비, 조향각 센서의 지연 시간 중 적어도 하나를 기반으로 연산되는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 조향각, 모터각, 토션바에 대한 회전 강성 및 조향각 센서의 리니어리티(Linearity)에 대한 보상을 수행하기 위한 리니어리티 보상 계수를 기반으로 가상 토크 신호를 생성하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 조향각, 모터각, 토션바에 대한 회전 강성 및 조향각 센서의 출력 제한 보상 계수를 기반으로 가상 토크 신호를 생성하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 장치.
  8. 토크 센서에 고장 발생을 확인하는 단계;
    상기 토크 센서에 고장이 발생하면 조향각 센서에서 토크 센서에 포함된 토션바 일측의 비트림에 대한 조향각을 측정하고, 모터 위치 센서에서 상기 토션바 타측의 비트림에 대한 모터각을 측정하는 단계;
    상기 조향각, 모터각 및 토션바에 대한 회전 강성을 기반으로 제1 토크 신호를 생성하는 단계;
    상기 제1 토크 신호에서 모터 토크에 대한 보상을 수행하여 제2 토크 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제2 토크 신호에서 상기 조향각 센서에 대한 보상을 수행하여 가상 토크 신호를 생성하는 단계;
    를 포함하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 토크 신호는 하기의 수학식 1에 의해 생성되는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 방법.
    여기서, 상기 수학식 1은
    Figure pat00007

    이때, 상기 TS1은 제1 토크 신호이며, 상기 Kbar는 토션바에 대한 회전 강성이고, 상기 θSAS는 조향각이며, 상기 θM은 모터각임.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 토크 신호에서 모터 토크에 대한 보상을 수행하여 제2 토크 신호를 생성하는 단계는
    상기 제1 토크 신호, 모터 전류 및 단위 전류당 댐핑 부쉬 변형에 의한 각도 변화량을 기반으로 제2 토크 신호를 생성하는 단계인 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 방법.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 토크 신호는 하기의 수학식 2에 의해 생성되는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 방법.
    여기서, 상기 수학식 2는
    Figure pat00008

    이고,
    이때, 상기 TS2는 제2 토크 신호이며, 상기 Kbar는 토션바에 대한 회전 강성이고, 상기 θSAS는 조향각이며, 상기 θM은 모터각이고, 상기 Iq는 모터의 Q축 전류이며, 상기 Ca는 단위 전류당 댐핑 부쉬 변형에 의한 각도 변화량임.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 토크 신호에서 상기 조향각 센서에 대한 보상을 수행하여 가상 토크 신호를 생성하는 단계는
    상기 제2 토크 신호에서 상기 조향각 센서의 시간 지연에 대한 보상을 수행하여 제3 토크 신호를 생성하는 단계;
    상기 제3 토크 신호에서 상기 조향각 센서의 리니어리티(Linearity)에 대한 보상을 수행하여 제4 토크 신호를 생성하는 단계;
    상기 제4 토크 신호에서 상기 조향각 센서의 출력을 제한하기 위한 보상을 수행하여 가상 토크 신호를 생성하는 단계;
    를 포함하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 토크 신호에서 상기 조향각 센서의 시간 지연에 대한 보상을 수행하여 제3 토크 신호를 생성하는 단계는
    상기 제2 토크 신호, 모터 각속도, 기어비, 조향각 센서의 시간 지연을 기반으로 제3 토크 신호를 생성하는 단계인 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 방법.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 제3 토크 신호는 하기의 수학식 3에 의해 생성되는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 제어 방법.
    여기서, 상기 수학식 3은
    Figure pat00009

    이고,
    이때, 상기 TS3은 제3 토크 신호이며, 상기 Kbar는 토션바에 대한 회전 강성이고, 상기 θSAS는 조향각이며, 상기 θM은 모터각이고, 상기 Iq는 모터의 Q축 전류이며, 상기 Ca는 단위 전류당 댐핑 부쉬 변형에 의한 각도 변화량이고, 상기 ωm은 모터 각속도이며, 상기 Rg는 기어비이고, 상기 Td는 조향각 센서의 지연 시간임.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 제4 토크 신호는 하기의 수학식 4에 의해 생성되는 전동식 파워 스티어링의 토크 제어 방법.
    여기서, 상기 수학식 4는
    Figure pat00010

    이고,
    이때, 상기 TS4는 제4 토크 신호이며, 상기 Kbar는 토션바에 대한 회전 강성이고, 상기 θSAS는 조향각이며, 상기 θM은 모터각이고, 상기 Iq는 모터의 Q축 전류이며, 상기 Ca는 단위 전류당 댐핑 부쉬 변형에 의한 각도 변화량이고, 상기 ωm은 모터 각속도이며, 상기 Rg는 기어비이고, 상기 Td는 조향각 센서의 지연 시간이며, 상기 θline는 리니어리티 보상 계수임.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 가상 토크 신호는 하기의 수학식 5에 의해 생성되는 전동식 파워 스티어링의 토크 제어 방법.
    여기서, 상기 수학식 5는
    Figure pat00011

    이고,
    이때, 상기 VT는 가상 토크 신호이며, 상기 Kbar는 토션바에 대한 회전 강성이고, 상기 θSAS는 조향각이며, 상기 θM은 모터각이고, 상기 Iq는 모터의 Q축 전류이며, 상기 Ca는 단위 전류당 댐핑 부쉬 변형에 의한 각도 변화량이고, 상기 ωm은 모터 각속도이며, 상기 Rg는 기어비이고, 상기 Td는 조향각 센서의 지연 시간이며, 상기 θline는 리니어리티 보상 계수이고, 상기 Gfb는 출력 제한 보상 계수임.
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