KR20180117383A - 차량의 스티어링 토크 보정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 스티어링 토크 보정 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, 스티어링 인(in)-아웃(out)(Steering In-Out)의 출력 토크의 차이를 보정하여, 스티어링 인(in)-아웃(out)에 상관없이 운전자에게 동일한 조타력을 느낄 수 있도록 한 차량의 스티어링 토크 보정 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 스티어링 토크 보정 장치는 기본 토크 생성부, 제1 센서, 스티어링 방향 검출부, 보정 토크 생성부 및 전원부를 포함한다. 상기 기본 토크 생성부는 스티어링 변화에 따른 스티어링 토크 및 차량 휠 속도 센서에 기초하여 기본 토크를 생성한다. 그리고, 상기 제1 센서는 스티어링 토크를 검출하여 제1 검출 신호를 생성하고, 상기 스티어링의 토크의 변화율을 검출하여 제2 검출 신호를 생성한다. 그리고, 상기 스티어링 방향 검출부는 상기 제1 검출 신호 및 상기 제2 검출 신호에 기초하여 스티어링의 인(in)-아웃(out)을 검출하고, 상기 스티어링 토크 및 토크의 극성에 기초하여 스티어링의 방향을 검출한다. 그리고, 보정 토크 생성부는 상기 스티어링 인(in)-아웃(out) 결과에 기초하여 보정 토크를 생성한다. 그리고, 상기 전원부는 상기 기본 토크에 상기 보정 토크를 반영하여 모터 구동 전류를 생성한다.

Description

차량의 스티어링 토크 보정 장치 및 방법{Steering Torque correction Apparatus of Vehicle and Method Thereof}

본 발명은 차량의 스티어링 토크 보정 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, 스티어링 인(in)-아웃(out)(Steering In-Out)의 출력 토크의 차이를 보정하여, 스티어링 인(in)-아웃(out)에 상관없이 운전자에게 동일한 조타력을 느낄 수 있도록 한 차량의 스티어링 토크 보정 장치 및 방법에 관한 것이다.

조향 장치에서는 핸들이 지렛대의 원리로 힘을 증폭하고 조향 기어 박스에서도 힘을 증폭하지만, 이 정도로는 정차 상태에서 조향을 위한 충분한 힘을 공급할 수 없다. 따라서, 스티어링 파워를 보조하기 위해서 전동 파워 스티어링(EPS: Electronic Power Steering) 장치가 개발되었다.

이러한 전동 파워 스티어링(EPS) 장치는 모터의 감속기와 기어 또는 벨트 등의 전달 기구를 통해 스티어링 축(steering shaft) 또는 받침 축(rack shaft)에 전류를 인가하여 스티어링 파워를 보조한다.

종래 기술의 전동 파워 스티어링 장치는 어시스트 토크(assist torque, 조향 기본 토크)를 정확하게 발생시키기 위해, 모터 전류의 피드백 제어를 행하고 있다. 피드백 제어는, 전류 지령 값과 모터 전류 검출 값의 차이가 작아지도록 모터 인가 전압을 조정하는 것이며, 펄스 폭 변조(PWM: pulse width modulation)를 이용하여 모터에 인가되는 전압을 조절한다.

차량의 주행 방향은 스티어링 인(in)-아웃(out)(Steering In - Out)에 기초한다. 스티어링 인(in)(Steering In)은 스티어링 휠이 중립 상태로 되돌아가는 것을 의미하고, 스티어링 아웃(out)(Steering Out)은 스티어링 휠이 중립 상태에서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 향하는 것을 의미한다. 종래 기술의 전동 파워 스티어링(EPS) 장치는 스티어링 인(in)-아웃(out)(Steering In - Out) 상황을 고려하지 않고, 동일하게 모터에 보상 전류를 인가하도록 설계 되어있다.

스티어링 인(in)(Steering In) 상태에 자동차의 정렬 토크(Aligning Torque)에 의해 받침 힘(Rack Force)이 스티어링 아웃(out)(Steering Out) 상태보다 줄어들게 된다. 따라서, 운전자는 스티어링 인(in)(Steering In)과 스티어링 아웃(out)(Steering Out)에 대해 조향감 차이를 느끼게 된다.

또한, 조향 토크에 차이가 발생하면 스티어링 인(in)-아웃(out) 차이로 인한 토크 변화로 인해 조향감의 차이를 운전자가 느끼게 되어 스티어링 조절에 어려움이 있고, 나아가 안전에 영향을 주게 되는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허번호: 10-2007-0105327(전동 파워 스티어링 장치의 제어장치)

본 출원의 발명자들은 앞에서 언급한 문제점들을 인식하고 다음과 같은 기술적 과제를 제시한다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스티어링 토크 및 상기 스티어링 토크의 변화량에 기초하여 스티어링 인(in)-아웃(out)(Steering In-Out)을 검출할 수 있는 차량의 스티어링 토크 보정 장치 및 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

또한, 스티어링 인(in)-아웃(out)(Steering In-Out)의 검출 결과에 기초하여 스티어링 출력 토크를 보정할 수 있는 차량의 스티어링 토크 보정 장치 및 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

또한, 스티어링 인(in)-아웃(out)(Steering In-Out)에 상관없이 운전자에게 동일한 조향감을 제공할 수 있는 차량의 스티어링 토크 보정 장치 및 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 차량의 스티어링 토크 보정 장치는 기본 토크 생성부, 제1 센서, 스티어링 방향 검출부, 보정 토크 생성부 및 전원부를 포함한다.

상기 기본 토크 생성부는 스티어링 변화에 따른 스티어링 토크 및 차량 휠 속도 센서에 기초하여 기본 토크를 생성한다. 그리고, 상기 제1 센서는 스티어링 토크를 검출하여 제1 검출 신호를 생성하고, 상기 스티어링의 토크의 변화율을 검출하여 제2 검출 신호를 생성한다. 그리고, 상기 스티어링 방향 검출부는 상기 제1 검출 신호 및 상기 제2 검출 신호에 기초하여 스티어링의 인(in)-아웃(out)을 검출하고, 상기 스티어링 토크 및 토크의 극성에 기초하여 스티어링의 방향을 검출한다. 그리고, 보정 토크 생성부는 상기 스티어링 인(in)-아웃(out) 결과에 기초하여 보정 토크를 생성한다. 그리고, 상기 전원부는 상기 기본 토크에 상기 보정 토크를 반영하여 모터 구동 전류를 생성한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 스티어링 토크 보정 장치는 토크 변화에 따른 스티어링 속도를 검출하여 제3 검출 신호를 생성하고, 토크 변화에 따른 스티어링 가속도를 검출하여 제4 검출 신호를 생성하는 제 2센서를 더 포함하고, 상기 스티어링 방향 검출부는 상기 제3 검출 신호 및 상기 제4 검출 신호 중 적어도 하나를 더 이용하여 스티어링의 인(in)-아웃(out)을 검출한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 스티어링 토크 보정 장치는 모터 마찰로 인한 모터 마찰 토크를 검출하여 제5 검출 신호를 생성하고, 기어 마찰로 인한 기어 마찰 토크를 검출하여 제6 검출 신호를 생성하는 제 3센서를 더 포함하고, 상기 스티어링 방향 검출부는 상기 제5 검출 신호 및 상기 제6 검출 신호 중 적어도 하나를 더 이용하여 스티어링의 인(in)-아웃(out)을 검출한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 스티어링 토크 보정 장치는 상기 스티어링의 인(in)-아웃(out)의 토크 값이 동일해지도록 상기 보정 토크를 생성한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 스티어링 토크 보정 장치는 상기 스티어링의 인(in)-아웃(out) 검출 결과, 스티어링 인(in)으로 검출 시 상기 보정 토크를 생성한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 스티어링 토크 보정 장치는 검출된 스티어링의 방향에 기초하여 상기 보정 토크의 극성을 결정한다.

본 발명의 실시 예에 따른 차량의 스티어링 토크 보정 방법은 스티어링 변화에 따른 토크 및 차량 속도 센서에 기초하여 기본 토크를 생성하는 단계와, 상기 스티어링의 토크를 검출하여 제1 검출 신호를 생성하는 단계와, 상기 스티어링의 토크의 변화율을 검출하여 제2 검출 신호를 생성하는 단계와, 상기 제1 검출 신호 및 상기 제2 검출 신호에 기초하여 스티어링의 인(in)-아웃(out)을 검출 하는 단계와, 상기 스티어링 토크 및 상기 스티어링 토크의 극성에 기초하여 스티어링의 방향을 검출하는 단계와, 상기 스티어링 인(in)-아웃(out) 검출 결과에 기초하여 보정 토크를 생성하는 단계와, 상기 기본 토크에 상기 보정 토크를 반영하여 모터 구동 전류를 생성하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 스티어링 토크 보정 방법은 상기 스티어링의 인(in)-아웃(out)을 검출하는 단계에 있어서, 상기 토크 변화율에 대한 속도를 검출하여 제3 검출 신호를 생성하는 단계 및 상기 토크의 변화율에 대한 가속도 검출하여 제 4 검출 신호를 생성하는 단계를 더 포함한다. 그리고, 제3 검출 신호 및 상기 제4 검출 신호 중 적어도 하나를 더 이용하여 스티어링의 인(in)-아웃(out)을 검출한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 스티어링 토크 보정 방법은 상기 스티어링의 인(in)-아웃(out)을 검출하는 단계에 있어서, 상기 모터 마찰을 검출하여 제5 검출 신호를 생성하는 단계 및 상기 기어 마찰을 검출하여 제6 검출 신호를 생성하는 단계를 더 포함한다. 그리고, 상기 제5 검출 신호 및 상기 제6 검출 신호 중 적어도 하나를 더 이용하여 스티어링의 인(in)-아웃(out)을 검출한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 스티어링 토크 보정 방법은 상기 보정 토크를 생성하는 단계에 있어서, 상기 스티어링의 인(in)-아웃(out)의 토크 값이 동일해지도록 상기 보정 토크를 생성한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 스티어링 토크 보정 방법은 상기 스티어링의 인(in)-아웃(out) 검출 결과, 스티어링 인(in)으로 검출되면 보정 토크를 생성한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 스티어링 토크 보정 방법은 상기 보정 토크 및 상기 방향을 기초로 보정 토크의 극성을 결정한다.

본 발명의 차량의 스티어링 토크 보정 장치 및 방법은 스티어링 인(in)-아웃(out)(Steering In-Out)의 검출 결과에 기초하여 스티어링 출력 토크를 보정할 수 있다. 또한, 스티어링 인(in)-아웃(out)(Steering In-Out)에 상관없이 운전자에게 동일한 조향감을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링 인(in)-아웃(out) 토크 보정 장치가 차량에 적용된 것을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링 인(in)-아웃(out) 토크 보정 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 다른 스티어링의 방향 검출 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링 인(in)-아웃(out) 검출 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링 인(in)-아웃(out) 토크 보정 장치의 구동 방법을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.

제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.

여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다

본 발명은 차량의 실제 주행 상태와 동일한 조건에서 차량 부품의 성능 테스트가 이루어지도록 한 차량의 스티어링 토크 보정 장치 및 방법을 제안 한다. 또한, 본 발명은 복수의 차량의 스티어링 토크 보정 조건을 동시에 형성하여 차량 부품의 성능 테스트 시간 및 비용을 절감시킬 수 있는 차량의 스티어링 토크 보정 장치 및 방법을 제안 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량 부품의 스티어링 토크 보정 장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링 인(in)-아웃(out) 토크 보정 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량의 스티어링 토크 보정 장치(100)는 센서부(110) 및 제어 유닛(200)을 포함한다.

센서부(110)는 차량 휠 속도 센서(120), 토크 센서(130) 및 조향각 센서(140)를 포함한다.

차량 휠 속도 센서(120)는 차량의 휠 속도를 검출하여, 차량의 속도 검출 신호를 생성한다. 차량 휠 속도 센서(120)에서 생성된 속도 검출 신호는 제어 유닛(200)에 공급된다.

토크 센서(130)는 스티어링 휠의 토크, 즉, 스티어링 토크를 검출하고, 토크를 기초로 제1 검출 신호를 생성한다. 또한, 시간에 따른 스티어링 토크의 변화를 검출하여 제2 검출 신호를 생성한다. 토크 센서(130)에서 생성된 제1 검출 신호, 제2 검출 신호는 제어 유닛(200)에 공급된다.

또한, 조향각 센서(140)는 스티어링 속도를 검출하여 제3 검출 신호(조향각 속도: steering velocity)를 생성한다. 또한, 조향각 센서(140)는 스티어링 가속도를 검출하여 제4 검출 신호(조향각 가속도: steering acceleration)를 생성한다. 조향각 센서(140)에서 생성된 제3 검출 신호, 제4 검출 신호는 제어 유닛(200)에 공급된다.

또한, 마찰 토크 센서(미도시)는 모터(150)의 마찰 토크, 즉 모터의 마찰력에 따른 모터 마찰 토크를 검출하여 제5 검출 신호를 생성한다. 또한, 마찰 토크 센서 는 기어의 마찰력에 따른 기어 마찰 토크를 검출하여 제6 검출 신호를 생성한다. 마찰 토크 센서에서 생성된 제5 검출 신호 및 제6 검출 신호는 제어 유닛(200)에 공급된다.

도 2에 도시된 제어 유닛(200)은 기본 토크 생성부(210), 스티어링 방향 검출부(220), 보정 토크 생성부(230), 스티어링 토크 보정 장치(240)을 포함한다.

이러한, 제어 유닛(200)은 차량 휠 속도 센서(120)에서 입력된 속도 검출 신호와, 토크 센서(130)에서 입력된 제1 검출 신호 및 제2 검출 신호에 기초하여 스티어링 인(in)-아웃(out)을 검출하고, 스티어링 인(in)-아웃(out)의 토크 차이를 보정하여 모터 구동 전류를 생성한다. 그리고 생성된 모터 구동 전류를 모터(150)에 공급한다.

그러나, 이에 한정되지 않고, 상기 제1 및 제2 검출 신호뿐만 아니라, 제3 검출 신호 및 제4 검출 신호 중 적어도 하나를 더 이용하여 스티어링 인(in)-아웃(out)을 검출할 수도 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 검출 신호뿐만 아니라, 마찰 토크 센서에서 입력된 제5 검출 신호 및 제6 검출 신호 중 적어도 하나를 더 이용하여 스티어링 인(in)-아웃(out)을 검출할 수도 있다. 또한, 상기 제1 내지 제4 검출 신호뿐만 아니라, 마찰 토크 센서에서 입력된 제5 검출 신호 및 제6 검출 신호 중 적어도 하나를 더 이용하여 스티어링 인(in)-아웃(out)을 검출할 수도 있다.

기본 토크 생성부(210)는 차량 휠 속도 센서(120)에서 생성된 상기 속도 검출 신호 및 상기 토크 센서(130)에서 생성된 상기 제1 검출 신호를 기초로 기본 토크를 생성한다.

여기서, 기본 토크는 스티어링 인(in)-아웃(out) 상황에 상관없이 스티어링 휠 토크의 변화를 위한 것이다. 예를 들어, 토크 센서(130)에서 검출된 토크를 x축, 차량 휠 속도 센서(120)에서 생성된 상기 속도 검출 신호가 y축이며, 상기 토크와 상기 속도 신호가 일정한 그래프를 가지는데, 이 그래프의 변화량이 기본 토크이다. 이 변화량은 많은 변화가 있어서 그래프 변화에 따른 내용은 생략한다.

여기서, 스티어링의 방향에 대해서 설명한다. 스티어링 휠의 중립을 기준으로 시계 방향 방향을 양의 토크(+)라 하고, 반시계 방향 방향을 음의 토크(-)로 한다. 예를 들면 중립을 기준으로 스티어링 휠이 시계 방향으로 돌아가면 양의 토크(+)가 생성되어 상기 제 1신호가 양의 토크(+)로 스티어링 방향 검출부(220)에 입력된다.

도 3을 참조하면, 스티어링 휠이 중립을 기준(0)으로 설정한다. 여기서, 스티어링 휠이 시계 방향으로 돌아가면 제어 유닛(200)으로 양의 토크(+)가 입력된 것으로 가정한다(a). 이와 반대로, 스티어링 휠이 반시계 방향으로 돌아가면 제어 유닛(200)으로 음의 토크(-)가 입력된 것으로 가정한다(b).

또한, 스티어링 방향 검출부(220)는 상기 토크 센서(130)에서 생성된 제1 검출 신호 및 제2 검출 신호에 기초하여 스티어링의 인(in)-아웃(out)을 검출한다. 구체적으로, 상기 스티어링 토크의 극성과 상기 스티어링 토크의 변화량의 극성이 동일하면 스티어링 아웃(out)으로 검출한다. 그리고, 상기 스티어링 토크의 극성과 상기 스티어링 토크의 변화량의 극성이 상이하면 스티어링 인(in)으로 검출한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링 인(in)-아웃(out) 검출 예를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 예를 들어, 상기 스티어링 토크가 양(+)의 값이고, 상기 스티어링 토크의 변화량도 양(+)의 값을 가지는 경우 스티어링 아웃(out)으로 검출한다(a). 또한, 상기 스티어링 토크가 음(-)의 값이고, 상기 스티어링 토크의 변화량도 음(-)의 값을 가지는 경우 스티어링 아웃(out)으로 검출한다(b).

다른 예로서, 상기 스티어링 토크가 양(+)의 값이고, 상기 스티어링 토크의 변화량이 음(-)의 값을 가지는 경우 스티어링 인(in)으로 검출한다(c). 또한, 상기 스티어링 토크가 음(-)의 값이고, 상기 스티어링 토크의 변화량이 양(+)의 값을 가지는 경우 스티어링 인(in)으로 검출한다(d).

또한, 스티어링 방향 검출부(220)는 토크 센서(130)에서 생성된 제3 검출 신호 및 제4 검출 신호를 중 적어도 하나를 더 이용하여 스티어링의 인(in)-아웃(out)을 검출한다. 이때, 여기서, 제3 검출 신호 및 제4 검출 신호 중 토크 센서(130)에서 토크가 생성되면 스티어링 방향 검출부(220)에 공급한다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 제3 검출 신호 및 제4 검출 신호 중 토크 센서(130)에서 토크가 생성되지 않을 수도 있다.

또한, 스티어링 방향 검출부(220)는 마찰 토크 센서에서 생성된 제5 검출 신호 및 제6 검출 신호를 중 적어도 하나를 더 이용하여 스티어링의 인(in)-아웃(out)을 검출한다. 이때, 조향각 센서(140)에서 토크가 생성되면 스티어링 방향 검출부(220)에 공급한다.

보정 토크 생성부(230)는 스티어링 방향 검출부(220)에서 생성된 상기 스티어링의 인(in)-아웃(out) 결과 및 스티어링 방향에 기초하여 보정 토크를 생성한다.

여기서, 스티어링 인(in)-아웃(out) 결과 및 스티어링 방향을 통해 스티어링 인(in) 상태에서의 스티어링 방향을 검출하여 상기 보정 토크의 극성을 결정한다. 이하, 스티어링 아웃(out) 상태에서 스티어링 방향을 검출하여 기본 토크의 극성(±)을 결정하는 방법을 먼저 설명한 후, 스티어링 인(in) 상태에서 스티어링 방향을 검출하여 기본 토크 및 보정 토크 극성(±)을 결정하는 방법을 설명하기로 한다.

스티어링 아웃(out)보다 스티어링 인(in) 상태의 스티어링 토크가 작음으로, 스티어링 인(in)-아웃(out) 결과로 인한 토크 차이를 보상하기 위해서 보정 토크를 생성한다.

스티어링 아웃(out) 및 스티어링 토크의 극성이 양(+)으로 검출되면 스티어링 휠이 중립 상태에서 시계 방향으로 회전한 것이다. 이때, 기본 토크 생성부(210)는 양(+)의 값을 가지는 기본 토크를 생성한다.

또한, 스티어링 아웃(out) 및 스티어링 토크의 극성이 음(-)으로 검출되면 스티어링 휠이 중립 상태에서 반시계 방향으로 회전한 것이다. 이때, 기본 토크 생성부(210)는 음(-)의 값을 가지는 기본 토크를 생성한다.

한편, 스티어링 인(in) 및 스티어링 토크의 극성이 양(+)으로 검출되면 스티어링 휠이 중립 상태가 되도록 시계 방향으로 회전한 것이다. 이때, 기본 토크 생성부(210)는 양(+)의 값을 가지는 기본 토크를 생성한다. 또한, 보정 토크 생성부(230)는 양(+)의 극성을 가지는 보정 토크를 생성한다.

또한, 스티어링 인(in) 및 스티어링 토크의 극성이 음(-)으로 검출되면 스티어링 휠이 중립 상태가 되도록 시계 방향으로 회전한 것이다. 이때, 기본 토크 생성부(210)는 음(-)의 값을 가지는 기본 토크를 생성한다. 또한, 보정 토크 생성부(230)는 음(-)의 극성을 가지는 보정 토크를 생성한다.

상기 보정 토크의 값은 하기의 수학식1에 의해 산출할 수 있다.

[수학식 1]

상기 수학식1은 보정 토크 값을 산출하기 위한 연산식이다. 모터(150)의 관성(J) 및 스티어링 각가속도(

)의 검출 결과로 보정 토크를 산출할 수 있다.

상기 수학식 1에선,

는 스티어랑 각속도,

는 스티어링 휠 토크,

는 기어비(Gear Ratio),

는 모터 계수,

는 모터의 관성,

는 셀프 얼라인 토크(Self Align Torque),

는 모터의 마찰(Motor Friction),

는 랙과 피니언의 마찰(Rack & Pinion Friction)이다. 상기 수학식 1에 따른 보정 토크 값이 토크 보정장치(240)로 입력된다.

본 발명의 제어 유닛(200)은 스티어링 아웃(out)일 경우에 상기 기본 토크만 사용하고, 스티어링 인(in)일 경우에 상기 기본 토크 및 상기 보정 토크를 모두 사용한다.

스티어링 토크 보정 장치(240)는 기본 토크 생성부(210)에서 생성된 상기 기본 토크 및 보정 토크 생성부(230)에서 생성된 상기 보정 토크에 기초하여 모터 구동 전류를 생성하는 전원부를 포함한다. 이때, 상기 전원부는 감속부를 통해 토크 값을 전달 받아 상기 기본 토크에 상기 보정 토크를 반영하여 모터 구동 전류를 생성한다.

구체적으로, 스티어링 토크 보정 장치(240)는 상기 기본 토크와 상기 보정 토크를 합산한다. 이후, 상기 기본 토크와 상기 보정 토크의 합산 값을 이용하여 모터 구동 전류를 생성한다. 이를 위해, 스티어링 토크 보정 장치(240)는 모터 구동 전류를 생성하는 전원부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 전원부는 감속부를 통해 토크 값을 전달 받아 상기 기본 토크에 상기 보정 토크를 반영하여 모터 구동 전류를 생성한다.

상기 전원부에서 생성된 모터 구동 전류는 모터(150)에 공급되고, 상기 모터는 입력된 모터 구동 전류에 의해 동작한다. 모터 구동 전류에 따른 회전에 의해 생성된 토크가 감속기어에 제공된다.

차량의 스티어링 토크 보정 장치는 스티어링 인(in)-아웃(out)(Steering In-Out)의 검출 결과에 기초하여 스티어링 출력 토크를 보정할 수 있다. 또한, 스티어링 인(in)-아웃(out)(Steering In-Out)에 상관없이 운전자에게 동일한 조향감을 제공할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링 인(in)-아웃(out) 토크 보정 장치의 구동 방법을 나타내는 도면이다. 도 1 내지 도 5을 결부하여 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 스티어링 토크 보정 장치 및 방법을 설명하기로 한다.

기본 토크 생성부(210)는 차량 휠 속도 센서(120)로부터 입력된 스티어링 토크 변화량 및 스티어링 변화에 따른 토크 및 차량 속도 센서(120)에 기초하여 기본 토크를 생성한다(S1). 여기서, 기본 토크는 스티어링 인(in)-아웃(out) 상황에 상관없이 스티어링 휠 토크의 변화를 위한 것이다. 예를 들어, 토크 센서(130)에서 검출된 토크를 x축, 차량 휠 속도 센서(120)에서 생성된 상기 속도 검출 신호가 y축이며, 상기 토크와 상기 속도 신호가 일정한 그래프를 가지는데, 이 그래프의 변화량이 기본 토크이다. 이 변화량은 많은 변화가 있어서 그래프 변화에 따른 내용은 생략한다.

이어서, 스티어링 토크 센서(130)는 스티어링의 토크를 검출하여 제1 검출 신호를 생성한다(S2). 스티어링 토크 센서(130)에서 생성된 제1 검출 신호는 스티어링 방향 검출부(220)에 공급된다.

이어서, 스티어링 토크 센서(130)는 스티어링의 토크의 변화량를 검출하여 제2 검출 신호를 생성한다(S3). 스티어링 토크 센서(130)에서 생성된 제2 검출 신호는 스티어링 방향 검출부(220)에 공급된다.

이어서, 스티어링 방향 검출부(220)는 상기 제1 검출 신호 및 극성에 기초하여 스티어링의 방향을 검출한다(S4). 여기서, 스티어링의 방향에 대해서 설명한다. 스티어링 휠의 중립을 기준으로 시계 방향을 양의 토크(+)라 하고, 반시계 방향을 음의 토크(-)로 한다. 예를 들면 중립을 기준으로 스티어링 휠이 시계 방향으로 돌아가면 양의 토크(+)가 생성되어 상기 제 1신호가 양의 토크(+)로 스티어링 방향 검출부(220)에 입력된다.

도 3을 결부하여 설명하면, 스티어링 휠이 중립을 기준(0)으로 설정한다. 여기서, 스티어링 휠이 시계 방향으로 돌아가면 제어 유닛(200)으로 양의 토크(+)가 입력된 것으로 가정한다(a). 이와 반대로, 스티어링 휠이 반시계 방향으로 돌아가면 제어 유닛(200)으로 음의 토크(-)가 입력된 것으로 가정한다(b).

이어서, 스티어링 방향 검출부(220)는 상기 제1 검출 신호 및 상기 제2 검출 신호, 기본 토크 생성부(210)에서 생성된 상기 기본 토크를 기초하여 스티어링 인(in)-아웃(out)을 검출한다(S5).

여기서, 상기 스티어링 토크와 상기 스티어링 토크의 변화량의 극성이 동일하면 스티어링 아웃(out)으로 검출한다. 그리고, 상기 스티어링 토크와 상기 스티어링 토크의 변화량의 극성이 상이하면 스티어링 인(in)으로 검출한다.

도 4를 결부하여 설명하면, 예로서, 상기 스티어링 토크가 양(+)의 값이고, 상기 스티어링 토크의 변화량도 양(+)의 값을 가지는 경우 스티어링 아웃(out)으로 검출한다. 또한, 상기 스티어링 토크가 음(-)의 값이고, 상기 스티어링 토크의 변화량도 음(-)의 값을 가지는 경우 스티어링 아웃(out)으로 검출한다.

다른 예로서, 상기 스티어링 토크가 양(+)의 값이고, 상기 스티어링 토크의 변화량이 음(-)의 값을 가지는 경우 스티어링 인(in)으로 검출한다. 또한, 상기 스티어링 토크가 음(-)의 값이고, 상기 스티어링 토크의 변화량이 양(+)의 값을 가지는 경우 스티어링 인(in)으로 검출한다.

또한, 스티어링 방향 검출부(220)는 토크 센서(130)에서 생성된 제3 검출 신호 및 제4 검출 신호를 중 적어도 하나를 더 이용하여 스티어링의 인(in)-아웃(out)을 검출한다. 이때, 여기서, 제 3신호 및 제 4신호 중 토크 센서(130)에서 토크가 생성되면 스티어링 방향 검출부(220)에 공급한다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 제3 검출 신호 및 제4 검출 신호 중 토크 센서(130)에서 토크가 생성되지 않을 수도 있다.

또한, 스티어링 방향 검출부(220)는 조향각 센서(140)에서 생성된 제5 검출 신호 및 제6 검출 신호를 중 적어도 하나를 더 이용하여 스티어링의 인(in)-아웃(out)을 검출한다. 이때, 여기서, 제5 검출 신호 및 제6 검출 신호 중 조향각 센서(140)에서 토크가 생성되면 스티어링 방향 검출부(220)에 공급한다

스티어링 인(in)인지 확인하는 검출은 상기 스티어링 인(in)-아웃(out)을 검출(S6) 한다.

여기서, 스티어링 인(in)-아웃(out) 결과 및 스티어링 방향을 통해 스티어링 인(in) 상태에서의 스티어링 방향을 검출하여 상기 보정 토크의 극성을 결정한다. 스티어링 아웃(out) 상태에서 스티어링 방향을 검출하여 기본 토크의 극성(±)을 결정하는 방법을 설명한다.

스티어링 아웃(out) 및 스티어링 토크의 극성이 양(+)으로 검출되면 스티어링 휠이 중립 상태에서 시계 방향으로 회전한 것이다. 이때, 기본 토크 생성부(210)는 양(+)의 값을 가지는 기본 토크를 생성한다.

또한, 스티어링 아웃(out) 및 스티어링 토크의 극성이 음(-)으로 검출되면 스티어링 휠이 중립 상태에서 반시계 방향으로 회전한 것이다. 이때, 기본 토크 생성부(210)는 음(-)의 값을 가지는 기본 토크를 생성한다.

상기 S6에서 스티어링 아웃(out)으로 검출되면, 보정 토크 생성 없이 기본 토크 그대로 토크를 검출한다(S7).

한편, 상기 S6에서 스티어링 아웃(out)이 아닌 즉, 스티어링 인(in)으로 검출되면 보정 토크를 생성한다(S8).

여기서, 스티어링 인(in) 상태에서 스티어링 방향을 검출하여 기본 토크 및 보정 토크 극성(±)을 결정하는 방법을 설명하기로 한다.

스티어링 아웃(out)보다 스티어링 인(in) 상태의 스티어링 토크가 작음으로, 스티어링 인(in)-아웃(out) 결과로 인한 토크 차이를 보상하기 위해서 보정 토크를 생성한다.

한편, 스티어링 인(in) 및 스티어링 토크의 극성이 양(+)으로 검출되면 스티어링 휠이 중립 상태가 되도록 시계 방향으로 회전한 것이다. 이때, 기본 토크 생성부(210)는 양(+)의 값을 가지는 기본 토크를 생성한다. 또한, 보정 토크 생성부(230)는 양(+)의 극성을 가지는 보정 토크를 생성한다.

또한, 스티어링 인(in) 및 스티어링 토크의 극성이 음(-)으로 검출되면 스티어링 휠이 중립 상태가 되도록 시계 방향으로 회전한 것이다. 이때, 기본 토크 생성부(210)는 음(-)의 값을 가지는 기본 토크를 생성한다. 또한, 보정 토크 생성부(230)는 음(-)의 극성을 가지는 보정 토크를 생성한다.

보정 토크 산출 값은 상기 수학식1을 통하여 산출할 수 있다. 모터(150)의 관성(J) 및 스티어링 각가속도(

)의 검출 결과로 보정 토크를 산출할 수 있다. 스티어링 휠 토크(

와 기어마찰(

, 모터계수(

), 모터의 관성(

)의 연산, 기어마찰(

, 모터의 마찰 토크(

), 기어 마찰 토크(

)에 기초하여 스티어링 각속도(

)의 sin 값을 연산하고, 상기 연산에 따른 출력이 스티어링 토크 보정장치(240)로 입력된다.

본 발명의 제어 유닛(200)은 스티어링 아웃(out)일 경우에 상기 기본 토크만 사용하고, 스티어링 인(in)일 경우에 상기 기본 토크 및 상기 보정 토크를 모두 사용한다.

이어서, 상기 S8에서 생성된 보정 토크에 기본 토크를 합산하여 스티어링 아웃(out)과 동일한 토크로 산출한다(S9).

이어서, 스티어링 토크 보정 장치(240)는 상기 S7에서 스티어링 아웃(out)을 기초하여 생성된 기본 토크와 상기 S9에서 스티어링 인(in)을 기초하여 생성된 상기 보정 토크를 합산한다. 이후, 상기 기본 토크와 상기 보정 토크의 합산 값을 이용하여 모터 구동 전류를 생성한다(S10). 이를 위해, 스티어링 토크 보정 장치(240)는 모터 구동 전류를 생성하는 전원부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 전원부는 감속부를 통해 토크 값을 전달 받아 상기 기본 토크에 상기 보정 토크를 반영하여 모터 구동 전류를 생성한다.

상기 전원부에서 생성된 모터 구동 전류는 모터(150)에 공급되고, 상기 모터는 입력된 모터 구동 전류에 의해 동작한다. 모터 구동 전류에 따른 회전에 의해 생성된 토크가 감속기어에 제공된다.

본 발명의 차량의 스티어링 토크 보정 장치 및 방법은 스티어링 인(in)-아웃(out)(Steering In-Out)의 검출 결과에 기초하여 스티어링 출력 토크를 보정할 수 있다. 또한, 스티어링 인(in)-아웃(out)(Steering In-Out)에 상관없이 운전자에게 동일한 조향감을 제공할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

200: 제어 유닛
110: 스티어링 휠
120: 차량속도 센서
130: 토크 센서
140: 조향각 센서
150: 모터
210: 기본 토크 생성부
220: 스티어링 방향 검출부
230: 보정 토크 생성부
240: 스티어링 토크 보정장치

Claims (12)

1. 스티어링 변화에 따른 스티어링 토크 및 차량 휠 속도 센서에 기초하여 기본 토크를 생성하는 기본 토크 생성부;
   스티어링 토크를 검출하여 제1 검출 신호를 생성하고, 상기 스티어링의 토크의 변화율을 검출하여 제2 검출 신호를 생성하는 제1 센서;
   상기 제1 검출 신호 및 상기 제2 검출 신호에 기초하여 스티어링의 인(in)-아웃(out)을 검출하고, 상기 스티어링 토크 및 상기 스티어링 토크의 극성에 기초하여 스티어링의 방향을 검출하는 스티어링 방향 검출부;
   상기 스티어링 인(in)-아웃(out) 결과에 기초하여 보정 토크를 생성하는 보정 토크 생성부; 및
   상기 기본 토크에 상기 보정 토크를 반영하여 모터 구동 전류를 생성하는 전원부;를 포함하는 차량의 스티어링 토크 보정 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   토크 변화에 따른 스티어링 속도를 검출하여 제3 검출 신호를 생성하고, 토크 변화에 따른 스티어링 가속도를 검출하여 제4 검출 신호를 생성하는 제 2센서;를 더 포함하고,
   상기 스티어링 방향 검출부는 상기 제3 검출 신호 및 상기 제4 검출 신호 중 적어도 하나를 더 이용하여 스티어링의 인(in)-아웃(out)을 검출하는 차량의 스티어링 토크 보정 장치.
3. 제1 항에 있어서,
   모터 마찰로 인한 모터 마찰 토크를 검출하여 제5 검출 신호를 생성하고, 기어 마찰로 인한 기어 마찰 토크를 검출하여 제6 검출 신호를 생성하는 제 3센서;를 더 포함하고,
   상기 스티어링 방향 검출부는 상기 제5 검출 신호 및 상기 제6 검출 신호 중 적어도 하나를 더 이용하여 스티어링의 인(in)-아웃(out)을 검출하는 차량의 스티어링 토크 보정 장치
4. 제1 항에 있어서, 상기 보정 토크 생성부는,
   상기 스티어링의 인(in)-아웃(out)의 토크 값이 동일해지도록 상기 보정 토크를 생성하는 차량의 스티어링 토크 보정 장치.
5. 제1 항에 있어서, 상기 보정 토크 생성부는,
   상기 스티어링의 인(in)-아웃(out) 검출 결과, 스티어링 인(in)으로 검출 시 상기 보정 토크를 생성하는 차량의 스티어링 토크 보정 장치.
6. 제5 항에 있어서, 상기 보정 토크 생성부는,
   검출된 스티어링의 방향에 기초하여 상기 보정 토크의 극성을 결정하는 차량의 스티어링 토크 보정 장치.
7. 스티어링 변화에 따른 토크 및 차량 속도 센서에 기초하여 기본 토크를 생성하는 단계;
   상기 스티어링의 토크를 검출하여 제1 검출 신호를 생성하는 단계;
   상기 스티어링의 토크의 변화율을 검출하여 제2 검출 신호를 생성하는 단계;
   상기 제1 검출 신호 및 상기 제2 검출 신호에 기초하여 스티어링의 인(in)-아웃(out)을 검출 하는 단계;
   상기 스티어링 토크 및 상기 스티어링 토크의 극성에 기초하여 스티어링의 방향을 검출하는 단계;
   상기 스티어링 인(in)-아웃(out) 검출 결과에 기초하여 보정 토크를 생성하는 단계; 및
   상기 기본 토크에 상기 보정 토크를 반영하여 모터 구동 전류를 생성하는 단계;를 포함하는 차량의 스티어링 토크 보정 방법.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 스티어링의 인(in)-아웃(out)을 검출하는 단계에 있어서,
   상기 토크 변화율에 대한 속도를 검출하여 제3 검출 신호를 생성하는 단계; 및
   상기 토크 변화율에 대한 가속도를 검출하여 제 4 검출 신호를 생성하는 단계;를 더 포함하고,
   상기 제3 검출 신호 및 상기 제4 검출 신호 중 적어도 하나를 더 이용하여 스티어링의 인(in)-아웃(out)을 검출하는 차량의 스티어링 토크 보정 방법.
9. 제 7항에 있어서,
   상기 스티어링의 인(in)-아웃(out)을 검출하는 단계에 있어서,
   상기 모터 마찰을 검출하여 제5 검출 신호를 생성하는 단계; 및
   상기 기어 마찰을 검출하여 제6 검출 신호를 생성하는 단계;를 더 포함하고,
   상기 제5 검출 신호 및 상기 제6 검출 신호 중 적어도 하나를 더 이용하여 스티어링의 인(in)-아웃(out)을 검출하는 차량의 스티어링 토크 보정 방법.
10. 제 7항에 있어서,
    상기 보정 토크를 생성하는 단계에 있어서,
    상기 스티어링의 인(in)-아웃(out)의 토크 값이 동일해지도록 상기 보정 토크를 생성하는 차량의 스티어링 토크 보정 방법.
11. 제 7항에 있어서,
    상기 보정 토크를 생성하는 단계에 있어서,
    상기 스티어링의 인(in)-아웃(out) 검출 결과, 스티어링 인(in)으로 검출되면 보정 토크를 생성하는 차량의 스티어링 토크 보정 방법.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 보정 토크를 생성하는 단계에 있어서,
    검출된 스티어링의 방향에 기초하여 상기 보정 토크의 극성을 결정하는 차량의 스티어링 토크 보정 방법.
    

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