KR20170115247A

KR20170115247A - 전동식 파워스티어링 시스템의 피드백 제어 방법

Info

Publication number: KR20170115247A
Application number: KR1020160042604A
Authority: KR
Inventors: 김종성; 최인권
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-04-07
Filing date: 2016-04-07
Publication date: 2017-10-17
Also published as: KR102440664B1

Abstract

본 발명은 차속별 스티어링 토크를 계측하여 목표 스티어링 토크를 검출하는 제1단계와 차속별 요 레이트 신호값이 저장된 스티어링 추정 토크맵으로부터 스티어링 토크를 검출하여 상기 목표 스티어링 토크에 반영되도록 하는 제2단계 및 상기 목표 스티어링 토크에 해당하는 보상 전류값을 산출하고, 상기 보상 전류값을 MDPS 모터에 피드백하여 실제 스티어링 토크를 보상 제어하는 제3단계를 포함한다.

Description

전동식 파워스티어링 시스템의 피드백 제어 방법{Feedback control method of motor driving power steering system}

본 발명은 전동식 파워스티어링 시스템의 피드백 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 내구가 진행되더라도 동일한 차속별 스티어링 토크 입력 상황에서 차량의 반응을 이전과 동일하게 유지되도록 하는 전동식 파워스티어링 시스템의 피드백 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에는 조향상태의 안정성을 보장하기 위해 파워스티어링 시스템이 적용되는데, 기존에는 유압식 파워스티어링 시스템(HPS: Hydraulic Power Steering System)이 차량에 이용되었으나, 최근에는 모터의 회전력을 이용하여 운전자의 조향력을 쉽게 해주며, 환경친화적인 전동식 파워스티어링 시스템(Motor Driving Power Steering System, 이하 MDPS)의 설치가 증가되는 추세이다.

이러한 전동식 파워스티어링 시스템은 차속센서 및 조향토크센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어장치(ECU: Electronic controlunit)에서 모터를 구동시켜 저속 운행시 가볍고 편안한 조향감을 부여할 수 있다.

또한, 전동식 파워스티어링 시스템은 고속 운행시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여할 뿐만 아니라, 비상 상황에서는 급속한 조향이 이루어지도록 하여 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공할 수 있다.

하지만, 상기와 같은 전동식 파워스티어링 시스템은 내구 진행에 따른 프릭션 변화 또는 타이어, 서스펜션 등의 샤시 시스템의 프릭션 변화 등이 발생할 경우 운전자가 동일한 토크를 입력하는 경우에도 차량의 거동이 달라지게 된다.

이러한 경우 운전자가 의도한 차량 움직임과 상이한 차량 움직임이 발생하게 되며, 그에 따라 운전자가 원하는 차량 움직임을 가지기 위해서는 계속적인 수정 조타가 필요하게 되기 때문에, 조타 시 운전자에게 불안감을 줄 수 있다.

대한민국공개특허공보 제10-2014-0025964호(2014.03.05.)

본 발명의 목적은, 차속별 요 레이트 신호값에 따른 스티어링 토크를 검출하여 스티어링 토크맵을 구성하고, 동일한 차속별 스티어링 토크에 대해서 항상 일정한 차량거동이 이루어지도록 피드백 제어함으로써, 프릭션 변화 시에도 차속 및 스티어링 토크 입력상황에서 차량의 반응이 이전과 동일하게 이루어지도록 하는 전동식 파워스티어링 시스템의 피드백 제어 방법을 제공함에 있다.

본 발명에 따른 전동식 파워스티어링 시스템의 피드백 제어 방법은 차속별 스티어링 토크를 계측하여 목표 스티어링 토크를 검출하는 제1단계와 차속별 요 레이트 신호값이 저장된 스티어링 추정 토크맵으로부터 스티어링 토크를 검출하여 상기 목표 스티어링 토크에 반영되도록 하는 제2단계 및 상기 목표 스티어링 토크에 해당하는 보상 전류값을 산출하고, 상기 보상 전류값을 MDPS 모터에 피드백하여 실제 스티어링 토크를 보상 제어하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제3단계는 차속별 스티어링 토크 및 차속별 요 레이트 신호값을 기초로 상기 실제 스티어링 토크를 검출한다.

그리고, 상기 제3단계는 상기 실제 스티어링 토크에 해당하는 전류값과 상기 목표 스티어링 토크에 해당하는 전류값을 비교하여 상기 MDPS 모터에 피드백되는 상기 보상 전류값을 보상 제어한다.

또한, 상게 제3단계는 PID(Proportional Integral Derivative) 제어를 통해 상기 실제 스티어링 토크의 보상 제어가 이루어지도록 한다.

본 발명은, 차속별 요 레이트 신호값에 따른 스티어링 토크를 검출하여 스티어링 토크맵을 구성하고, 동일한 차속별 스티어링 토크에 대해서 항상 일정한 차량거동이 이루어지도록 피드백 제어함으로써, 프릭션 변화 시에도 차속 및 스티어링 토크 입력상황에서 차량의 반응이 이전과 동일하게 이루어지도록 하는 효과를 갖는다.

그에 따라, 본 발명은 프릭션 변화 등의 발생과 관계없이 언제나 운전자에게 조타 안정감을 제공할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워스티어링 시스템의 피드백 제어 방법을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워스티어링 시스템의 피드백 제어 방법의 제어 구조를 보여주는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워스티어링 시스템의 피드백 제어 방법의 스티어링 추정 토크맵을 보여주는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에 개시되는 실시 예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워스티어링 시스템의 피드백 제어 방법을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워스티어링 시스템의 피드백 제어 방법의 제어 구조를 보여주는 도면이며, 도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워스티어링 시스템의 피드백 제어 방법의 스티어링 추정 토크맵을 보여주는 도면이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 전동식 파워스티어링 시스템의 피드백 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 차속별 스티어링 토크를 계측(S100)하여 목표 스티어링 토크를 검출한다(S300).

또한, 차속별 요 레이트 신호값이 저장된 스티어링 추정 토크맵으로부터 스티어링 토크를 검출(S200)하여 목표 스티어링 토크에 반영되도록 한다.

여기서, 도 3에 도시된 바와 같이 스티어링 추정 토크맵은 요 레이트 신호값 계측을 통해 요 레이트 신호값 대비 스티어링 토크를 검출하기 위한 것으로, 이러한 스티어링 추정 토크맵을 통해 차속이 증가될수록 요 레이트의 신호 값 또한 증가되는 것을 확인할 수 있다.

상기와 같이 차속별 스티어링 토크의 계측을 통해 검출되고, 스티어링 추정 토크맵을 통해 검출되는 목표 스티어링 토크는 정상적인 상태에서의 차량 움직임을 구성하기 위한 것으로, 추후에 실제 스티어링 토크에 대한 피드백 제어 시 추정할 목표값으로 사용된다.

한편, 목표 스티어링 토크가 검출되면(S300), 목표 스티어링 토크에 해당하는 보상 전류값을 산출하고, 이러한 보상 전류값을 MDPS 모터에 피드백 하여 실제 스티어링 토크 보상을 제어할 수 있다.

즉, 주행 중인 차량의 실제 스티어링 토크를 검출하고(S400), 이러한 실제 스티어링 토크에 해당하는 전류값과 목표 스티어링 토크에 해당하는 전류값을 비교(S500)하며, 만일 차이가 발생하게 되면(S600), 차량 또는 노면에 프릭션 변화가 발생된 것으로 판단하여, 상기의 차이 만큼이 제어기에 인가되도록 하고, 그에 따라 MDPS 모터에 피드백 되는 보상 전류값을 제어(S700)함으로써, 실제 스티어링 토크에 대한 보상 제어가 이루어지도록 한다.

이러한 제어기는 피드백 제어에 의해 반복적으로 실제 스티어링 토크에 대한 보상 제어가 이루어질 수 있도록 PID(Proportional Integral Derivative) 제어기로 형성되는 것이 바람직하다.

여기서, 도면에는 생략되었으나, 실제 스티어링 토크에 해당하는 전류값은 목표 스티어링 토크에 해당하는 전류값의 검출과 동일하게 차속별 스티어링 토크 및 차속별 요 레이트 신호값을 기초로 검출된다.

상기와 같이 실제 스티어링 토크에 해당하는 전류값과 목표 스티어링 토크에 해당하는 전류값의 비교를 통해 실제 스티어링 토크에 대한 보상이 이루어지도록 하는 것은, 스티어링 시스템 자체의 내구 진행에 따른 프릭션 변화 또는 주변 다른 샤시시스템(타이어, 서스펜션)의 프릭션 변화 등이 발생할 시 운전자가 동일한 스티어링 토크를 입력할 경우에도 차량의 거동이 달라지게 되는 문제를 해결하기 위함이다.

다시 말해, 스티어링 시스템 자체의 내구 진행에 따른 프릭션 변화 시에는 운전자가 의도한 차량 움직임과 상이한 차량 움직임이 발생하게 되며, 또한 노면의 프릭션 변화가 있는 경우에는 운전자가 원하는 차량 움직임을 가지기 위해서 계속적인 수정 조타가 필요하게 된다.

따라서, 본 실시예에서는 PID 제어를 이용한 MDPS 모터의 제어를 통해, 프릭션 변화 시 실제 스티어링 토크에서의 요 레이트 신호 값이 도 3에 개시된 스티어링 추정 토크맵에서와 동일하게 정상 상태일 때의 요 레이트 신호 값을 추종하도록 피드백 제어함으로써, 프릭션 변화 시에도 운전자로 하여금 스티어링 토크와 차량 움직임에 대해 일체감이 유지된 것으로 느낄 수 있게 할 수 있다.

이상의 본 발명은 도면에 도시된 실시 예(들)를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 상기 설명된 실시예(들)의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해여야 할 것이다.

Claims

차속별 스티어링 토크를 계측하여 목표 스티어링 토크를 검출하는 제1단계;
차속별 요 레이트 신호값이 저장된 스티어링 추정 토크맵으로부터 스티어링 토크를 검출하여 상기 목표 스티어링 토크에 반영되도록 하는 제2단계; 및
상기 목표 스티어링 토크에 해당하는 보상 전류값을 산출하고, 상기 보상 전류값을 MDPS 모터에 피드백하여 실제 스티어링 토크를 보상 제어하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 시스템의 피드백 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제3단계는,
차속별 스티어링 토크 및 차속별 요 레이트 신호값을 기초로 상기 실제 스티어링 토크를 검출하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 시스템의 피드백 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제3단계는,
상기 실제 스티어링 토크에 해당하는 전류값과 상기 목표 스티어링 토크에 해당하는 전류값을 비교하여 상기 MDPS 모터에 피드백되는 상기 보상 전류값을 보상 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 시스템의 피드백 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상게 제3단계는,
PID(Proportional Integral Derivative) 제어를 통해 상기 실제 스티어링 토크의 보상 제어가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 시스템의 피드백 제어 방법.