KR20170080424A - 전동식 조향 장치의 제어 장치 및 방법 - Google Patents

전동식 조향 장치의 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동식 조향 장치의 제어 장치에 관한 것으로서, 이 제어 장치는 조향 토크 신호를 미분하는 미분기와 1차 진상 보상기, 1차 지상 보상기, 1차 저역 통과 필터 및 1차 고역 통과 필터의 중복 조합으로 이루어진 4차 디지털 필터를 포함하여 보상 토크 값을 계산한다. 이 제어 장치에 의하면 전동식 조향 장치의 조향감을 향상시킬 수 있다.

Description

전동식 조향 장치의 제어 장치 및 방법 {Control apparatus and method for electric power steering}
본 발명은 전동식 조향 장치의 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전동식 조향 장치의 조향감 개선을 위한 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
전동식 조향 장치(electric power steering, 이하, EPS)의 조향감을 개선시키기 위한 보상 로직으로서 조향 토크의 변화량에 단순 이득을 곱한 보상 로직, 조향 각도의 변화량에 단순 이득을 곱한 보상 로직, EPS 기계 시스템 전달 함수의 위상 특성 중 위상 지연량을 보상하기 위한 진상 보상 로직 등이 연구되어 왔다.
조향 토크의 변화량에 단순 이득을 곱하거나, 조향 각도의 변화량에 단순 이득을 곱한 보상 로직은 로직의 구조가 간단하고 조향 토크의 진행 방향으로의 관성감 개선에는 효과가 있으나, 핸들 방향 반전 시 나타나는 정적 마찰력에 의한 관성감 개선에는 효과가 적다. EPS 기계 시스템 전달 함수의 위상 특성 중 위상 지연량을 보상하기 위한 진상 보상기는 운전자의 입력에 대응하는 EPS의 최종 보상 토크에 적용하거나 운전자의 입력 신호에 적용하는데, 두 경우 모두 진상 보상기가 가진 잡음도 향상에 의해 고주파 토크 리플이 증가하는 단점이 있으며, 핸들 방향 반전 시 나타나는 정적 마찰력에 의한 관성감 개선에는 그 효과가 미미하다.
운전자 토크 신호의 변화량에 대역 통과 필터를 적용하여 마찰력이 증가하는 운전자 토크 구간에서의 운전자 토크 신호를 추출하여 제어에 활용하는 방법이 있다. 이 경우 운전자 토크 신호의 전체 대역 중 원하는 신호만을 추출하기 위하여 4차 이상의 전달 함수를 설계해야 하며, 이를 디지털 필터로 변환하기 위해 Z-변환을 하게 되면 로직의 복잡도가 증가하며, 위상 지연량 및 위상 앞섬량의 개별 튜닝이 불가능하게 된다.
공개특허공보 10-2015-0025639
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 조향 토크 입력 시나 조향 방향 전환 시 걸림감 특성으로 나타나는 관성 특성을 개선하여 전동식 조향 장치의 조향감을 개선시킬 수 있는 전동식 조향 장치의 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 제어 장치는, 조향 토크 신호를 미분하는 미분기 및 1차 진상 보상기, 1차 지상 보상기, 1차 저역 통과 필터 및 1차 고역 통과 필터의 중복 조합으로 이루어지며 상기 미분기로부터의 조향 토크 미분 값을 입력 받는 4차 디지털 필터를 포함하며, 보상 토크 값을 계산하는 신호 처리부, 그리고 상기 보상 토크 값에 따라 보조 토크 값을 생성하여 모터를 구동하는 제어부를 포함한다.
상기 신호 처리부는 상기 4차 디지털 필터의 출력 값을 차속에 따른 보간 함수에 적용하여 상기 보상 토크 값을 계산할 수 있다.
상기 보간 함수 값은 상기 차속이 0일 때 가장 크고, 상기 차속이 증가할수록 작아질 수 있다.
상기 4차 디지털 필터를 이루고 있는 1차 필터의 컷오프 주파수는 차속에 따라 가변될 수 있다.
상기 4차 디지털 필터는 상기 1차 지상 보상기 두 개와 상기 1차 고역 통과 필터 두 개로 이루어질 수 있다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 제어 방법은, 조향 토크 신호를 미분하여 조향 토크 미분 값을 계산하는 단계, 상기 조향 토크 미분 값을 1차 진상 보상기, 1차 지상 보상기, 1차 저역 통과 필터 및 1차 고역 통과 필터의 중복 조합으로 이루어진 4차 디지털 필터에 적용하는 단계, 상기 4차 디지털 필터의 출력 값에 기초하여 보상 토크 값을 계산하는 단계, 그리고 상기 보상 토크 값에 따라 보조 토크 값을 생성하여 모터를 구동하는 단계를 포함한다.
상기 보상 토크 값 계산 단계는 상기 4차 디지털 필터의 출력 값을 차속에 따른 보간 함수에 적용하여 상기 보상 토크 값을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 조향 토크 입력 시나 조향 휠의 방향 전환 시 조향 휠의 걸림감을 없애 전동식 조향 장치의 조향감을 향상시킬 수 있다.
또한 디지털 필터의 조합으로 이루어진 대역 통과 필터는 원하는 주파수 대역에 있는 운전자 토크 신호를 취하므로 고주파 잡음 특성이 우수하며, 원하는 제어 시점에 원하는 보상 토크를 생성시키므로 관성감 이외의 다른 조향감에 미치는 영향이 적다.
또한 1차 디지털 필터들을 개별 Z-변환하여 개별 로직들을 생성하고 4개의 디지털 필터를 직렬로 연결하므로 4차 대역 통과 필터를 설계하는 것에 비해 로직 설계 방법이 간단하며, 개별 디지털 필터들의 튜닝 파라미터들을 최적화시킬 수 있으므로 튜닝 자유도가 높다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 제어 장치를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조향 토크, 조향 토크 변화량, 조향 토크 변화량에 대한 FFT 주파수 분석 결과를 차례로 도시한 그래프이다.
도 3은 도 1에 도시한 신호 처리부에 포함되는 디지털 필터의 기본 구조를 도시한 개략도이다.
도 4는 주파수 응답 특성을 파악하기 위한 디지털 필터를 예시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시한 디지털 필터에 대한 주파수 응답 특성을 도시한 그래프이다.
도 6은 도 4에 도시한 디지털 필터에 대한 주파수 응답 특성을 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 대역 통과 필터를 예시한 도면이다.
도 8은 도 7에 도시한 디지털 필터에 대한 주파수 응답 특성을 도시한 그래프이다.
도 9는 도 7에 도시한 디지털 필터에 대한 주파수 응답 특성을 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 관성감 개선을 위한 디지털 필터 로직의 구조를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 필터에 적용될 차량 속도에 대한 보간 함수를 도시한 예시도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 신호 처리 방법을 도시한 흐름도이다.
이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 제어 장치를 도시한 블록도이다.
도 1를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 제어 장치(10)는 신호 처리부(300)와 제어부(400)를 포함하며, 전동식 조향 장치의 토크 센서(100), 조향 각 센서(200) 및 차속 센서(600)로부터 조향 토크 신호, 조향 각 신호 및 차속 신호를 각각 받아 적절한 신호 처리 및 제어를 통하여 전동식 조향 장치의 모터(500)를 구동한다.
토크 센서(100)는 운전자가 조향 휠(도시하지 않음)을 회전시킴에 따라 생성되는 조향 토크를 감지하여 조향 토크 신호를 제공한다.
조향 각 센서(200)는 조향 휠의 회전에 따른 조향 각을 감지하여 조향 각 신호를 제공한다. 신호 처리부(300)는 조향 각 신호를 처리하여 조향 각속도 신호를 생성하여 사용할 수 있다. 이와 달리 전동식 조향 장치에서 조향 각 센서(200) 대신에 조향 각속도 센서가 구비되어 조향 각속도 신호가 제공될 수도 있다.
차속 센서(600)는 차량의 속도를 측정하여 차속 신호를 제공하는 센서로서 리드 스위치 방식이나 홀 센서 방식 등을 가리지 않는다. 한편 차속 센서(600) 대신 변속기 제어 장치(TCU)와 같이 차속 신호를 처리할 수 있는 장치가 차속 신호를 제공할 수도 있으며, CAN 통신을 통하여 차량 시스템으로부터 제공받을 수도 있다.
신호 처리부(300)는 조향 토크 신호 및 조향 각 신호를 받아 전동식 조향 장치의 전체 시스템과 차량의 동적 거동을 안정화시키는 신호 처리를 수행한다. 특히, 신호 처리부(300)는 조향감을 저해시키는 물리적 특성들 중 정적 마찰력에 의한 관성감을 개선할 수 있는 신호 처리를 수행하며, 이를 위하여 조향 토크에 포함되어 있는 정적 마찰 성분을 적절히 보상한 보상 토크 신호를 생성하여 제어부(400)에 제공한다. 즉, 신호 처리부(300)는 전동식 조향 장치의 운전자 요구 토크를 계산하기 위한 조향 로직을 포함하며, 운전자의 요구 토크를 계산할 때 조향감을 개선하기 위해 추가적으로 필요한 디지털 필터 로직을 포함한다.
제어부(400)는 신호 처리부(300)로부터의 보상 토크 신호를 이용하여 모터(500) 구동을 위한 보조 토크 신호를 생성하고, 모터(500)를 동작시키기 위한 알고리즘을 수행하며 전동식 조향 장치의 각종 드라이버를 제어한다.
모터(500)는 전동식 조향 장치의 기구부(도시하지 않음)에 보조 토크를 전달하여 운전자의 조향을 도와준다.
본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 제어 장치(10)는 핸들 반전 시 나타나는 관성감을 정확한 시점에 정확한 마찰력 특성으로 보상한다. 이를 위해 운전자 조향 토크 신호를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 통해 분석하여 마찰력이 나타나는 조향 토크의 주파수 성분을 분석한다. 그리고 1차 고역 통과 필터, 1차 저역 통과 필터, 1차 진상 보상기, 1차 지상 보상기의 중복 조합으로 이루어지는 디지털 필터의 주파수 분석을 통하여 조향 토크의 주파수 성분을 중심 주파수로 하는 대역 통과 필터, 즉 최적의 대역 통과 필터의 구조 및 설계에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조향 토크, 조향 토크 변화량, 조향 토크 변화량에 대한 FFT 주파수 분석 결과를 차례로 도시한 그래프이고, 도 3은 도 1에 도시한 신호 처리부에 포함되는 디지털 필터의 기본 구조를 도시한 개략도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 조향 토크의 변화량에 대한 FFT 주파수 분석 결과, x축이 파이 단위(π units)이고, 제어 장치(10)의 샘플링 주파수가 500Hz인 경우 0.009427Hz는 500Hz*0.009427Hz/2 = 2.3567Hz가 되며, 이 주파수 성분이 전동식 조향 장치의 마찰 특성에 의해 관성감이 증가하는 입력 조향각 영역에서의 운전자 조향 토크 신호의 주파수 성분이 된다.
도 3을 참고하면 신호 처리부(300)는 미분기(310) 및 대역 통과 필터(320)를 포함하며, 이들은 관성감을 개선시키기 위한 디지털 필터 로직의 기본 구조를 나타낸다. 미분기(310)는 조향 토크 신호를 미분하고, 조향 토크의 변화량은 대역 통과 필터(320)를 거쳐 보상 토크 신호가 된다. 이때 대역 통과 필터(320)의 중심 주파수는, 앞서 도 2에서 예시한 것처럼, 조향 토크 미분값에 대한 FFT(330)를 통하여 FFT 주파수 분석 결과를 이용함으로써 찾아낼 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 신호 처리부(300)는 운전자의 조향 토크 신호를 미분한 값을 이용하여 기본적인 정적 마찰 보상을 위한 신호 처리를 수행한다. 조향 토크 신호의 미분 값을 이용하면 조향 휠이 반전되는 순간을 알 수 있으므로 조향 토크 신호의 반전 시 나타나는 정적 마찰 특성을 보상할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 대역 통과 필터(320)로서 원하는 중심 주파수 대역의 신호 성분을 추출하기 위하여 4차 이상의 전달 함수를 사용하는 기존 대역 통과 필터 대신 1차 고역 통과 필터, 1차 저역 통과 필터, 1차 진상 보상기, 1차 지상 보상기의 조합을 이용한다. 이와 같이 함으로써 4차의 전달 함수를 설계할 때의 복잡도를 줄이면서 설계 파라미터의 튜닝 자유도를 높일 수 있다.
그러면 대역 통과 필터(320)에 사용될 수 있는 1차 저역 통과 필터, 1차 고역 통과 필터, 1차 진상 보상기, 1차 지상 보상기(이하, 설명의 편의를 위하여 이들을 "1차 필터"라 함)의 조합으로 이루어진 디지털 필터를 찾아내기 위하여 테스트한 결과를 도 4 내지 도 6을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 4는 주파수 응답 특성을 파악하기 위한 디지털 필터를 예시한 도면이고, 도 5 및 도 6은 도 4에 도시한 디지털 필터에 대한 주파수 응답 특성을 도시한 그래프이다.
도 4에 도시한 바와 같이 테스트에 사용된 디지털 필터는 1차 필터들의 기본적인 조합(2차 또는 4차 디지털 필터)으로 이루어져 있으며, (b) 1차 진상 보상기(1st Phase Lead) + 1차 지상 보상기(1st Phase Lag), (c) 1차 진상 보상기(1st Phase Lead) + 1차 진상 보상기(1st Phase Lead) + 1차 지상 보상기(1st Phase Lag) + 1차 지상 보상기(1st Phase Lag), (d) 1차 저역 통과 필터(1st LPF) + 1차 고역 통과 필터(1st HPF), (e) 1차 저역 통과 필터(1st LPF) + 1차 저역 통과 필터(1st LPF) + 1차 고역 통과 필터(1st HPF) + 1차 고역 통과 필터(1st HPF)이다. (a) 4차 대역 통과 필터의 주파수 응답 특성에 근사하도록 디지털 필터 (b) 내지 (e)의 1차 필터의 파라미터 튜닝 작업을 수행한 후 이들의 주파수 응답 특성을 도 5 및 도 6에 나타냈다.
도 5를 참고하면, 디지털 필터 (c)와 디지털 필터 (e)의 주파수 응답 특성이 (a) 4차 대역 통과 필터와 유사한 주파수 응답 특성을 갖는 것을 알 수 있다.
도 6의 그래프는 조향 토크 신호의 변화량에 대한 FFT 결과를 디지털 필터의 크기 응답 특성 그래프에 투영시킨 것이다. 그래프에 보이는 바와 같이 그 합이 2차인 디지털 필터는 마찰 특성이 증가하는 주파수 영역에서의 미분값 성분뿐만 아니라 그 이상의 주파수 영역의 성분까지 포함한다. 이것은 출력 토크의 잡음도를 증가시키고 경우에 따라 토크 리플의 형태로 나타나게 된다. 따라서 2차 디지털 필터보다 그 합이 4차인 디지털 필터가 대역 통과 필터(320)로 사용되는 것이 좋다. 또한 도 6의 하단 그래프에 보이는 바와 같이 1차 고역 통과 필터가 포함되지 않은 디지털 필터의 경우 대역 통과 필터의 특성이 나타나지 않으므로 대역 통과 필터(320)에 1차 고역 통과 필터가 기본적인 요소로서 포함되는 것이 좋다. 결국 본 발명의 실시예에 따른 신호 처리부(300)의 대역 통과 필터(320)는 4개의 1차 필터의 조합으로 이루어지되 1차 고역 통과 필터를 포함하는 것이 바람직하다.
그러면 이와 같은 대역 통과 필터(320)에 대하여 도 7 내지 도 9를 참고하여 상세하게 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 대역 통과 필터를 예시한 도면이고, 도 8 및 도 9는 도 7에 도시한 디지털 필터에 대한 주파수 응답 특성을 도시한 그래프이다.
앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 대역 통과 필터(320)는 1차 고역 통과 필터, 1차 저역 통과 필터, 1차 진상 보상기 및 1차 지상 보상기의 4가지 1차 필터를 이용하여 4차의 디지털 필터를 생성할 수 있는 다양한 중복 조합이 가능하지만, 이들 다양한 조합 중에서도 도 7에 도시한 것처럼, (a) 1차 진상 보상기(1st Phase Lead) + 1차 고역 통과 필터(1st HPF) + 1차 지상 보상기(1st Phase Lag) + 1차 저역 통과 필터(1st LPF), (b) 1차 진상 보상기(1st Phase Lead) + 1차 저역 통과 필터(1st LPF) + 1차 고역 통과 필터(1st HPF) + 1차 저역 통과 필터(1st LPF), (c) 1차 지상 보상기(1st Phase Lag) + 1차 고역 통과 필터(1st HPF) + 1차 지상 보상기(1st Phase Lag) + 1차 고역 통과 필터(1st HPF), (d) 1차 지상 보상기(1st Phase Lag) + 1차 고역 통과 필터(1st HPF) + 1차 저역 통과 필터(1st LPF) + 1차 고역 통과 필터(1st HPF), (e) 1차 저역 통과 필터(1st LPF) + 1차 고역 통과 필터(1st HPF) + 1차 저역 통과 필터(1st LPF) + 1차 고역 통과 필터(1st HPF), 5가지 조합이 가장 의미가 있으며, 이에 대한 주파수 영역에서의 크기 및 위상 응답 특성을 토대로 마찰 보상 로직에 적용할 수 있는 최적의 디지털 필터 조합을 선정할 수 있다.
이들 디지털 필터 조합에 대한 단위 주파수 영역에서의 크기와 위상 특성을 나타내는 도 8의 그래프와 앞선 도 6의 그래프를 통해 다음의 사실을 알 수 있다.
도 6의 하단 그래프에 보이는 바와 같이 4차 진상-지상 보상기와 4차 고역-저역 통과 필터는 그 특성이 거의 유사하다. 그러나 이들 디지털 필터를 구성하고 있는 개별 요소인 1차 진상, 지상 보상기와 1차 고역 통과 필터, 저역 통과 필터는 그 조합 방법에 따라 전동식 조향 장치의 마찰 특성에 의해 관성감이 증가하는 운전자 조향 토크 신호의 주파수 영역(2Hz~3Hz)에서의 크기와 위상 특성에서 차이가 있다. 각 조합별 성능 지표는 대역 통과 필터의 성능 지표인 중심 주파수 대역 근처에서 위상 지연이 적어야 하며, 중심 주파수보다 높은 주파수 대역에 있는 잡음 성분의 억제 능력이 좋아야 한다.
또한 도 6의 하단 그래프를 보게 되면 진상-지상 보상기 조합이 고역-저역 통과 필터 조합에 비해 중심 주파수 이후의 잡음 억제 능력이 더 좋은 반면, 도 8의 그래프를 보면 진상 보상기가 적용된 경우의 대역 폭이 고역 통과 필터가 적용된 경우보다 더 크다. 따라서 고역-저역 통과 필터의 조합이 진상-지상 보상기 조합에 비해 중심 주파수의 대역 폭 특성이 더 좋음을 알 수 있다. 이러한 결과를 고려하면 도 7의 디지털 필터 중에서 지상 보상기와 고역 통과 필터로 이루어진 (c) 1차 지상 보상기 + 1차 고역 통과 필터 + 1차 지상 보상기 + 1차 고역 통과 필터의 성능이 가장 우수하다고 볼 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 최적 조합의 디지털 필터 (c)와 일반 대역 통과 필터의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다. 이 그래프를 참고하면 디지털 필터 (c)가 일반적인 4차 대역 통과 필터에 비해 중심 주파수에서의 감쇠 특성과 위상 응답이 뛰어난 것을 보여준다.
다음 [수학식 1]은 2차 고역 통과 필터와 2차 지상 보상기의 조합을 나타내는 전달 함수 수식이고, [수학식 2]는 4차 대역 통과 필터의 전달 함수 수식이다. [수학식 3]은 1차 지상 보상기의 Tustin 변환 결과를 나타내는 수식이고, [수학식 4]는 1차 고역 통과 필터의 Tustin 변환 결과를 나타낸 수식이며, [수학식 5]는 4차 대역 통과 필터의 Tustin 변환 결과를 나타내는 수식이다.
[수학식 1]
Figure pat00001
[수학식 2]
Figure pat00002
[수학식 3]
Figure pat00003
[수학식 4]
Figure pat00004
[수학식 5]
Figure pat00005
[수학식 1]은 [수학식 2]의 4차 대역 통과 필터에 비해 Tustin 변환 후의 수식에 연산자가 늘어나지만, Tustin 변환을 개별 1차 필터에 적용하여 연결시킬 수 있으므로 모델로 제작할 때 [수학식 5]의 대역 통과 필터에 비해 더욱 간편하며, 튜닝 자유도가 높아진다.
그러면 이러한 디지털 필터를 본 발명의 실시예에 따른 신호 처리부(300)에 적용하기 위한 예를 도 10 및 도 11을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 관성감 개선을 위한 디지털 필터 로직의 구조를 도시한 도면이고, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 필터에 적용될 차량 속도에 대한 보간 함수를 도시한 예시도이다.
도 10을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 신호 처리부(300)는 대역 통과 필터(320) 및 보간 함수 연산기(340, 341, 342, 343, 344)를 포함한다. 대역 통과 필터(320)는 1차 필터(321, 322, 323, 324)로 이루어져 있으며, 이들은 각각 1차 지상 보상기, 1차 고역 통과 필터, 1차 지상 보상기, 1차 고역 통과 필터에 대응되며 [수학식 3]과 [수학식 4]로 이루어진 디지털 필터 로직의 구조를 가진다. 그리고 1차 필터(321, 322, 323, 324)는 각각 보간 함수 연산기(341, 342, 343, 344)에 연결되어 있어서 차속에 따라 그 컷오프 주파수가 보간 함수 연산기(341, 342, 343, 344)에 따라 가변된다.
한편, 대역 통과 필터(320)의 출력은 보간 함수 연산기(340)에 입력되어 차량의 속도에 따라 보상 토크가 가변된다. 조향 휠의 반전 시 걸림감은 차량이 정차 시 가장 크게 나타나고, 차량의 속도가 증가함에 따라 그 현상이 줄어든다. 따라서, 차속이 0일 때 이득 값이 가장 크고 차속의 증가에 따라 보간 함수의 이득 값이 작아지도록 보간 함수를 설정할 수 있으며, 도 11은 그 예를 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 신호 처리부의 신호 처리 방법에 대하여 도 12를 참고하여 설명한다. 다만 앞선 실시예의 전동식 조향 장치의 제어 장치(10)에서 설명한 내용과 동일한 부분에 대하여는 설명을 생략한다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 신호 처리 방법을 도시한 흐름도이다.
먼저 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 신호 처리부(300)는 토크 센서(100)로부터 입력된 조향 토크 신호를 미분한다(S110).
그런 후 신호 처리부(300)는 조향 토크 미분값을 디지털 필터로 이루어진 대역 통과 필터(320)를 통과시킨다(S120). 디지털 필터는 4개의 1차 필터(321, 322, 323, 324)로 이루어져 있으며, 1차 필터는 진상 보상기, 지상 보상기, 저역 통과 필터, 고역 통과 필터의 조합으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 두 개의 1차 지상 보상기와 두 개의 1차 고역 통과 필터로 이루어질 수 있다.
각각의 1차 필터(321, 322, 323, 324)는 보간 함수(341, 342, 343, 344)에 연결되어 있어서 차속 센서(600)로부터의 차속 신호에 따라 그 컷오프 주파수가 보간 함수(341, 342, 343, 344)에 따라 가변된다.
그리고 신호 처리부(300)는 디지털 필터의 출력 신호를 차속 신호에 따른 보간 함수에 적용하여 보상 토크를 연산한다(S130).
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
10: 전동식 조향 장치의 제어 장치
100: 토크 센서
200: 조향각 센서
300: 신호 처리부
310: 미분기
320: 대역 통과 필터
321, 322, 323, 324: 1차 필터
340, 341, 342, 343, 344: 보간 함수 연산기
400: 제어부
500: 모터
600: 차속 센서

Claims (10)

  1. 조향 토크 신호를 미분하는 미분기 및 1차 진상 보상기, 1차 지상 보상기, 1차 저역 통과 필터 및 1차 고역 통과 필터의 중복 조합으로 이루어지며 상기 미분기로부터의 조향 토크 미분 값을 입력 받는 4차 디지털 필터를 포함하며, 보상 토크 값을 계산하는 신호 처리부, 그리고
    상기 보상 토크 값에 따라 보조 토크 값을 생성하여 모터를 구동하는 제어부
    를 포함하는 전동식 조향 장치의 제어 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 신호 처리부는 상기 4차 디지털 필터의 출력 값을 차속에 따른 보간 함수에 적용하여 상기 보상 토크 값을 계산하는 전동식 조향 장치의 제어 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 보간 함수 값은 상기 차속이 0일 때 가장 크고, 상기 차속이 증가할수록 작아지는 전동식 조향 장치의 제어 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 4차 디지털 필터를 이루고 있는 1차 필터의 컷오프 주파수는 차속에 따라 가변되는 전동식 조향 장치의 제어 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 4차 디지털 필터는 상기 1차 지상 보상기 두 개와 상기 1차 고역 통과 필터 두 개로 이루어지는 전동식 조향 장치의 제어 장치.
  6. 조향 토크 신호를 미분하여 조향 토크 미분 값을 계산하는 단계,
    상기 조향 토크 미분 값을 1차 진상 보상기, 1차 지상 보상기, 1차 저역 통과 필터 및 1차 고역 통과 필터의 중복 조합으로 이루어진 4차 디지털 필터에 적용하는 단계,
    상기 4차 디지털 필터의 출력 값에 기초하여 보상 토크 값을 계산하는 단계, 그리고
    상기 보상 토크 값에 따라 보조 토크 값을 생성하여 모터를 구동하는 단계
    를 포함하는 전동식 조향 장치의 제어 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 보상 토크 값 계산 단계는 상기 4차 디지털 필터의 출력 값을 차속에 따른 보간 함수에 적용하여 상기 보상 토크 값을 계산하는 단계를 포함하는 전동식 조향 장치의 제어 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 보간 함수 값은 상기 차속이 0일 때 가장 크고, 상기 차속이 증가할수록 작아지는 전동식 조향 장치의 제어 방법.
  9. 제6항에서,
    상기 4차 디지털 필터를 이루고 있는 1차 필터의 컷오프 주파수는 차속에 따라 가변되는 전동식 조향 장치의 제어 방법.
  10. 제6항에서,
    상기 4차 디지털 필터는 상기 1차 지상 보상기 두 개와 상기 1차 고역 통과 필터 두 개로 이루어지는 전동식 조향 장치의 제어 방법.
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