KR20180120826A - Motor driven power steering system and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전동식 조향장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전동식 조향장치에서 토크센서의 고장으로 조타가 불가능한 경우 차량의 요레이트값을 이용하여 차량의 복원력을 추정하고 운전자의 조향 의지에 의한 차량의 반응성을 향상시켜 조타가 가능하도록 한 전동식 조향장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an electric steering apparatus and a control method thereof, and more particularly, to an electric steering apparatus and a control method thereof that are capable of estimating a restoring force of a vehicle using a yaw rate value of a vehicle when a steering sensor can not be steered due to a failure of a torque sensor, And more particularly, to an electric steering apparatus and a control method thereof that enable steering performance by improving the responsiveness of a vehicle.
일반적으로, 전동식 조향장치(Motor Driven Power Steering; MDPS)는 전기모터를 이용해 운전자가 조향하는 방향으로 보조토크를 제공하여 핸들링이 가벼워지게 하는 것이다. Generally, Motor Driven Power Steering (MDPS) uses electric motors to provide auxiliary torque in the direction the driver steers, thereby making handling lighter.
이러한 전동식 조향장치는 기존의 유압식 동력 조향장치(Hydraulic Power Steering; HPS)와 달리 차량의 주행 조건에 따라 자동으로 전기모터의 동작을 제어하여 조타성능과 조타감을 향상시킬 수 있다. Unlike the conventional hydraulic power steering (HPS), the electric steering system can improve the steering performance and the steering feeling by automatically controlling the operation of the electric motor according to the driving conditions of the vehicle.
이때, 전동식 조향장치는 조향휠에 입력되는 운전자의 조향토크를 측정하는 토크센서, 조향휠의 조향각을 측정하는 조향각 센서 및 차속을 측정하는 차속센서 등을 구비하여 차량의 주행 조건을 판단한다. At this time, the electric steering apparatus includes a torque sensor for measuring a steering torque of the driver input to the steering wheel, a steering angle sensor for measuring the steering angle of the steering wheel, and a vehicle speed sensor for measuring the vehicle speed.
한편, 운전자가 차량 선회 시에 조향 입력을 가한 후, 선회가 어느 정도 이루어졌다고 판단되면 운전자는 조향휠에서 서서히 손을 놓지만 조향휠은 복원작용에 의해 중앙으로 돌아오게 된다. On the other hand, if the driver determines that the turning has been performed after applying the steering input at the turning of the vehicle, the driver slowly releases his or her hand from the steering wheel, but the steering wheel returns to the center by the restoring action.
이러한 조향휠의 복원작용은 타이어의 복원력(Self Alignment Torque)에 의해 발생되는데, 통상 차량의 차속이 5km/h~30km/h로 선회하고 있을 때 유용한 기능이다. The restoring action of the steering wheel is generated by the self-alignment torque of the tire, and is a useful function when the vehicle speed of the vehicle is normally turning from 5 km / h to 30 km / h.
하지만 조향휠에 부여되는 복원력(Self Alignment Torque)은 조향 시스템이 갖는 마찰력 작용으로 조향 잔류각이 잔존함에 따라 조향휠을 중앙으로 복귀시키는데 충분하지 않게 된다. However, the restoring force (Self Alignment Torque) applied to the steering wheel is not sufficient to return the steering wheel to the center as the steering residual angle remains due to the frictional action of the steering system.
이로 인해 조향휠을 중앙으로 완전히 복귀시키기 위해서는 복원작용을 도와주는 기능을 별도로 부여할 수밖에 없다. Therefore, in order to completely return the steering wheel to the center, it is necessary to additionally provide a function for assisting the restoration operation.
따라서 전동식 조향장치는 조향각을 기반으로 산출되는 복원토크를 인가하여 조향휠의 복원작용을 도와 복원성능을 향상시키고 있다. Therefore, the electric power steering system improves the restoration performance by restoring the steering wheel by applying the restoring torque calculated based on the steering angle.
관련 선행기술로는 한국공개특허 제2010-0114995호(2010.10.27.)인 "전동 조향 장치의 조향 복원 방법"이 있다. Related prior art is "Steering Restoration Method of Electric Steering Device" of Korean Patent Publication No. 2010-0114995 (Oct. 27, 2010).
이와 같은 전동식 조향장치에서 운전자의 조향의지에 따라 조타가 가능하려면 토크센서에 의해 감지되는 운전자의 토크량을 이용하여야 하기 때문에 토크센서가 고장난 경우에는 전동식 조향장치가 수동모드로 전환되면서 조타가 불가능하게 되는 문제점이 있다.In order to enable the steering according to the driver's steering intention in such an electric steering apparatus, the torque amount of the driver sensed by the torque sensor must be used. Therefore, when the torque sensor fails, the electric steering apparatus is switched to the manual mode, .
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 전동식 조향장치에서 토크센서의 고장으로 조타가 불가능한 경우 차량의 요레이트값을 이용하여 차량의 복원력을 추정하고 운전자의 조향 의지에 의한 차량의 반응성을 향상시켜 조타가 가능하도록 한 전동식 조향장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide an electric steering system in which, when a steering sensor can not be steered due to a failure of a torque sensor, And to improve the responsiveness of the vehicle due to the steering intention of the driver so as to enable the steering, and a control method thereof.
본 발명의 일 측면에 따른 전동식 조향장치는, 차량의 차속을 검출하는 차속센서; 차량의 기울어진 상태를 감지하여 요레이트값을 출력하는 요레이트 센서; 운전자의 조향상태를 감지하는 조향감지부; 및 토크센서의 고장이 감지되면, 차속센서, 요레이트 센서 및 조향감지부로부터 각각 입력된 차속, 요레이트값 및 조향상태를 기반으로 복원력을 추정하고 조향의지에 따라 반응성을 향상시켜 최종 복원력을 출력하는 복원 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. An electric steering apparatus according to an aspect of the present invention includes: a vehicle speed sensor for detecting a vehicle speed of a vehicle; A yaw rate sensor for detecting a tilted state of the vehicle and outputting a yaw rate value; A steering angle sensor for sensing a steering state of the driver; And the torque sensor are detected, the restoring force is estimated based on the vehicle speed, the yaw rate value and the steering state respectively inputted from the vehicle speed sensor, the yaw rate sensor and the steering angle sensor, and the reactivity is improved according to the steering will, And a restoration control unit.
본 발명에서 조향감지부는, 조향휠의 조향각을 측정하는 조향각 센서와 구동모터의 모터각을 측정하는 모터각 센서 중 어느 하나 인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the steering angle sensor is one of a steering angle sensor for measuring the steering angle of the steering wheel and a motor angle sensor for measuring the motor angle of the drive motor.
본 발명에서 복원 제어부는 요레이트값과 차속과 복원상수를 곱하여 복원력을 추정하는 복원력 추정부; 및 조향각으로부터 산출된 조향각속도와 슬립상수와 차속과 복원상수를 곱하여 차량의 반응성을 향상시키는 반응성 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the restoration controller estimates a restoration force by multiplying a yaw rate, a vehicle speed and a restoration constant; And a reactive processing unit for multiplying the steering angle velocity, the slip constant, the vehicle speed and the restitution constant calculated from the steering angle to improve the reactivity of the vehicle.
본 발명에서 복원 제어부는 요레이트값과 차속과 복원상수를 곱하여 복원력을 추정하는 복원력 추정부; 및 모터각으로부터 산출된 모터각속도와 슬립상수와 차속과 복원상수를 곱하여 차량의 반응성을 향상시키는 반응성 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the restoration controller estimates a restoration force by multiplying a yaw rate, a vehicle speed and a restoration constant; And a reactive processing unit for multiplying the motor angular velocity, slip constant, vehicle speed and restitution constant calculated from the motor angle to improve the reactivity of the vehicle.
본 발명에서 복원상수는 차량 주행시험을 통해 얻어지는 차속별 게인값인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the restitution constant is a gain value per vehicle speed obtained through a vehicle running test.
본 발명에서 슬립상수는 노면 상태에 따른 게인값인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the slip constant is a gain value according to the road surface condition.
본 발명의 다른 측면에 따른 전동식 조향장치의 제어방법은, 복원 제어부가 토크센서의 고장이 감지되면, 차속센서, 요레이트 센서 및 조향감지부로부터 각각 차속, 요레이트값 및 조향상태를 입력받는 단계; 복원 제어부가 차속, 요레이트값을 기반으로 복원력을 추정하는 단계; 및 복원 제어부가 차속, 요레이트값 및 조향상태를 기반으로 조향의지에 따른 복원력의 반응성을 처리하여 최종 복원력을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In another aspect of the present invention, there is provided a control method of an electric power steering apparatus, comprising: receiving a vehicle speed, a yaw rate value and a steering state from a vehicle speed sensor, a yaw rate sensor and a steering angle sensor, ; Estimating a restoration force based on a vehicle speed and a yaw rate; And the restoration control unit processes the reactivity of the restoring force according to the steering effort based on the vehicle speed, the yaw rate value, and the steering state, and outputs the final restoring force.
본 발명에서 복원력을 추정하는 단계는, 복원 제어부가 요레이트값과 차속과 복원상수를 곱하여 복원력을 추정하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the restoration control unit estimates the restoration force by multiplying the yaw rate, the vehicle speed, and the restoration constant by the restoration control unit.
본 발명에서 복원상수는 차량 주행시험을 통해 얻어지는 차속별 게인값인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the restitution constant is a gain value per vehicle speed obtained through a vehicle running test.
본 발명에서 조향상태는, 조향감지부의 조향각센서로부터 입력되는 조향각과 모터각센서로부터 입력되는 모터각 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다. The present invention is characterized in that the steering state is any one of a steering angle input from a steering angle sensor of a steering sensor and an angle of a motor input from a motor angle sensor.
본 발명에서 복원력의 반응성을 처리하는 단계는, 복원 제어부가 조향각으로부터 산출된 조향각속도와 슬립상수와 차속과 복원상수를 곱하여 차량의 반응성을 향상시키는 것을 특징으로 한다. The step of processing the reactivity of the restoring force in the present invention is characterized in that the restoring control section multiplies the steering angle velocity, the slip constant, the vehicle speed and the restitution constant calculated from the steering angle to improve the reactivity of the vehicle.
본 발명에서 복원력의 반응성을 처리하는 단계는, 복원 제어부가 모터각으로부터 산출된 모터각속도와 슬립상수와 차속과 복원상수를 곱하여 차량의 반응성을 향상시키는 것을 특징으로 한다. The step of processing the responsiveness of the restoring force in the present invention is characterized in that the restoration control section multiplies the angular speed of the motor, the slip constant, the vehicle speed and the restitution constant calculated from the motor angle to improve the responsiveness of the vehicle.
본 발명에서 슬립상수는 노면 상태에 따른 게인값인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the slip constant is a gain value according to the road surface condition.
본 발명의 일 측면에 따른 전동식 조향장치 및 그 제어방법은 전동식 조향장치에서 토크센서의 고장으로 조타가 불가능한 경우 차량의 요레이트값을 이용하여 차량의 복원력을 추정하고 운전자의 조향 의지에 의한 차량의 반응성을 향상시켜 복원력을 출력함으로써 토크센서의 고장상태에서도 조타가 가능하도록 할 수 있다. An electric power steering apparatus and a control method thereof according to an aspect of the present invention estimate a restoration force of a vehicle using a yaw rate value of a vehicle when a steering sensor fails due to a failure of a torque sensor in an electric steering system, It is possible to improve the responsiveness and output the restoring force so that the steering can be performed even in the fault state of the torque sensor.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 복원상수를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 슬립상수를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에 의한 주행시험결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 1 is a block diagram illustrating an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph illustrating restoration constants in an electric steering system according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing slip constants in an electric steering system according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing a result of a running test by an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of controlling an electric steering system according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전동식 조향장치 및 그 제어방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, an electric steering apparatus and a control method thereof according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 나타낸 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 복원상수를 나타낸 그래프이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 슬립상수를 나타낸 그래프이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에 의한 주행시험결과를 나타낸 그래프이다. FIG. 1 is a block diagram illustrating an electric steering system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a graph illustrating restoration constants in an electric steering system according to an embodiment of the present invention. FIG. FIG. 4 is a graph showing a running test result of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a graph showing slip constants in an electric power steering apparatus according to an embodiment.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 나타낸 블록 구성도로써 차속센서(10), 요레이트 센서(20), 조향감지부(30) 및 복원 제어부(40)를 포함한다. FIG. 1 is a block diagram illustrating an electric steering system according to an embodiment of the present invention. The steering system includes a
차속센서(10)는 차량의 차속을 감지하여 복원 제어부(40)로 출력한다. The
요레이트 센서(20)는 차량의 기울어진 상태를 감지하여 요레이트값을 복원 제어부(40)로 출력한다. The
토크센서(미도시)는 운전자가 조향휠(미도시)을 조작하여 좌/우 선회하거나 차선을 변경하기 위해 조타할 경우 조향축(미도시)에 인가되는 토크를 검출함으로써 운전자의 조향의지에 따라서 전동식 조향장치에서 복원력을 생성할 수 있도록 한다. The torque sensor (not shown) detects the torque applied to the steering shaft (not shown) when the driver operates the steering wheel (not shown) to turn left or right or change the lane, Thereby making it possible to generate a restoring force in an electric steering system.
그러나 본 발명에서는 토크센서의 고장인 경우 복원력을 추정하기 위한 것으로써 본 실시예에서는 토크센서가 적용되지 않은 경우를 예시로 설명한다. However, in the present invention, in order to estimate the restoring force in the case of failure of the torque sensor, the present embodiment will exemplify the case where the torque sensor is not applied.
조향감지부(30)는 운전자의 조향상태를 측정하여 복원 제어부(40)로 출력한다. The steering sensing unit 30 measures the steering state of the driver and outputs the measured steering state to the
본 실시예에서 조향감지부(30)는 조향각 센서(32)와 모터각 센서(34) 중 어느 하나 일 수 있다. In the present embodiment, the steering sensing unit 30 may be any one of the steering angle sensor 32 and the motor angle sensor 34.
조향각 센서(32)는 운전자가 조향하는 조향휠이 회전하는 조향각을 측정하고, 모터각 센서(34)는 운전자의 조향에 따라 전동식 조향장치의 구동모터(미도시)가 회전하는 모터각을 측정한다. The steering angle sensor 32 measures the steering angle at which the steering wheel is steered by the driver and the motor angle sensor 34 measures the motor angle at which the driving motor (not shown) of the electric steering system rotates in accordance with the steering of the driver .
따라서 본 실시예에서는 운전자의 조향상태를 조향각 센서(32)와 모터각 센서(34)로부터 측정되는 조향각이나 모터각을 통해 측정할 수 있다. Therefore, in the present embodiment, the steering condition of the driver can be measured through the steering angle and the motor angle measured from the steering angle sensor 32 and the motor angle sensor 34. [
복원 제어부(40)는 토크센서의 고장이 감지되면, 차속센서(10), 요레이트 센서(20) 및 조향감지부(30)로부터 각각 입력된 차속, 요레이트값 및 조향상태를 기반으로 복원력을 추정하고 조향의지에 따라 반응성을 향상시켜 최종 복원력을 출력할 수 있다. When a failure of the torque sensor is detected, the
여기서, 복원 제어부(40)는 복원력을 추정하는 복원력 추정부(42)와 차량의 반응성을 향상시키기 위한 반응성 처리부(44)를 포함할 수 있다. Here, the
즉, 복원력 추정부(42)는 요레이트값과 차속과 복원상수를 곱하여 복원력을 추정할 수 있고, 반응성 처리부(44)는 운전자의 조향의지에 따른 조향 빠르기인 각속도에 슬립상수와 차속과 복원상수를 곱하여 차량의 반응성을 향상시킬 수 있다. In other words, the restoring
여기서 각속도는 조향상태로 입력된 조향각을 미분하여 산출한 조향각속도나 모터각을 미분하여 산출한 모터각속도일 수 있다. Here, the angular velocity may be the steering angle velocity calculated by differentiating the steering angle inputted in the steered state, or the motor angular velocity calculated by differentiating the motor angle.
또한 복원상수(F_SAT)는 차량 주행시험을 통해 얻어지는 차속별 게인값으로 차속(V)에 대해 도 2에 도시된 바와 같은 특성을 갖는다. The restoration constant F_SAT is a gain value per vehicle speed obtained through a vehicle running test and has characteristics as shown in Fig. 2 with respect to the vehicle speed V. Fig.
그리고 슬립상수(F_Slip)는 노면 상태에 따른 게인값으로 각속도에 대해 도 3에 도시된 바와 같은 특성을 갖는다. The slip coefficient F_Slip is a gain value according to the road surface state and has characteristics as shown in FIG. 3 for angular velocity.
이와 같이 복원 제어부(40)에서 출력되는 최종 복원력(T_SAT)은 수학식 1과 같이 정의할 수 있다. The final restoration force (T_SAT) output from the
여기서, T_SAT는 최종 복원력, F_SAT는 복원상수, V는 차속, γ는 요레이트값, A는 조향각, F_Slip는 슬립상수를 나타낸다. Here, T_SAT is a final restoring force, F_SAT is a restitution constant, V is a vehicle speed,? Is a yaw rate value, A is a steering angle, and F_Slip is a slip constant.
이때 조향상태로써 모터각이 입력된 경우 A는 모터각을 적용하여 산출할 수 있다. At this time, when the motor angle is input as the steering state, A can be calculated by applying the motor angle.
이는 전동식 조향장치의 구동모터가 조향축에 설치되어 조향축을 회전시킬 경우 운전자가 조향휠을 회전시킬 경우 조향축의 회전에 따른 조향각속도와 구동모터의 회전에 따른 모터각속도는 대응관계에 있게 됨에 기인할 수 있다. This is because when the driver rotates the steering wheel when the driving motor of the electric steering apparatus is installed on the steering shaft to rotate the steering shaft, the steering angle speed due to the rotation of the steering shaft and the angular speed of the motor due to the rotation of the driving motor are in a corresponding relationship .
이와 같이 본원발명에 따른 전동 조향장치에 주행시험을 실시하여 유효성을 검증할 결과, 도 4의 (가)에 도시된 바와 같이 요레이트값을 기반으로 복원력을 추정하여 조타가 가능함을 알 수 있다. 즉, 토크센서가 고장난 경우에도 요레이트값을 기반으로 복원력을 추정하고 운전자의 조향 의지에 의한 차량의 반응성을 향상시켜 조타할 수 있다. As a result of performing the running test on the electric power steering apparatus according to the present invention and verifying its effectiveness, it can be seen that the steering force can be estimated by estimating the restoring force based on the yaw rate value as shown in FIG. 4 (a). That is, even if the torque sensor fails, the restoring force can be estimated based on the yaw rate value, and the steering response can be improved by improving the responsiveness of the vehicle by the steering intention of the driver.
또한, 토크센서의 고장 전후 파형을 비교할 때 (나)와 같이 토크센서가 정상동작하는 경우 전동식 조향장치에서 필요한 보조토크는 -11.0Nm ~ 11.0Nm 정도이다. 여기서 필요한 보조토크는 운전자 토크와 모터 토크의 합으로 나타낼 수 있다. Also, when comparing the waveforms before and after the failure of the torque sensor, the auxiliary torque required in the electric steering system is about -11.0 Nm to 11.0 Nm when the torque sensor operates normally as in (B). The assist torque required here can be expressed by the sum of the driver's torque and the motor torque.
이후 동일한 차속에서 (다)와 같이 토크센서가 고장난 경우 복원 제어부에서 추정한 복원력을 이용하여 산출된 필요한 보조토크는 -13.0Nm ~ 13.0Nm 정도로써 토크센서의 고장 전보다는 약간 무거우나 유사한 것을 알 수 있다. Then, when the torque sensor fails in the same vehicle speed as in (C), the necessary assist torque calculated from the restoring force estimated by the restoration control section is about -13.0 Nm to 13.0 Nm, which is slightly larger than before the failure of the torque sensor, have.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 전동식 조향장치에 따르면, 전동식 조향장치에서 토크센서의 고장으로 조타가 불가능한 경우 차량의 요레이트값을 이용하여 차량의 복원력을 추정하고 운전자의 조향 의지에 의한 차량의 반응성을 향상시켜 복원력을 출력함으로써 토크센서의 고장상태에서도 조타가 가능하도록 할 수 있다. As described above, according to the electric power steering apparatus according to the embodiment of the present invention, when the steering is impossible due to the failure of the torque sensor in the electric steering system, the restoring force of the vehicle is estimated using the yaw rate value of the vehicle, So that steering can be performed even in a fault state of the torque sensor.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 5 is a flowchart illustrating a method of controlling an electric steering system according to an embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 제어방법에서는 먼저, 복원 제어부(40)가 토크센서(미도시)의 고장여부를 판단한다(S10). As shown in FIG. 5, in the control method of the electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention, the
S10 단계에서 토크센서가 고장인 경우 복원 제어부(40)는 차속센서(10), 요레이트 센서(20) 및 조향감지부(30)로부터 각각 차속, 요레이트값 및 조향상태를 입력받는다(S20). If the torque sensor is failed in step S10, the
본 발명은 토크센서의 고장인 경우 요레이트값을 이용하여 복원력을 추정하기 위한 발명으로써, 토크센서가 정상인 경우에는 토크센서를 기반으로 복원력을 산출하기 위해 종료된다. The present invention is an invention for estimating a restoring force using a yaw rate value in the case of a failure of a torque sensor, and terminates in order to calculate a restoring force based on a torque sensor when the torque sensor is normal.
S20 단계에서 차속, 요레이트값 및 조향상태를 입력받은 후 복원 제어부(40)는 차속과 요레이트값을 기반으로 복원력을 추정한다(S30). After receiving the vehicle speed, the yaw rate value, and the steering state in step S20, the
이때 조향상태는 조향감지부(30)의 조향각 센서(32)로부터 측정된 조향각이나, 모터각 센서(34)로부터 측정된 모터각을 포함할 수 있다. At this time, the steering state may include the steering angle measured from the steering angle sensor 32 of the steering sensing unit 30, or the motor angle measured from the motor angle sensor 34.
따라서 복원 제어부(40)는 요레이트값과 차속과 복원상수를 곱하여 복원력을 추정할 수 있다. Therefore, the
이때 복원상수(F_SAT)는 차량 주행시험을 통해 얻어지는 차속별 게인값으로 도 2에 도시된 그래프와 같은 특성을 가질 수 있다. At this time, the restitution constant (F_SAT) may have the same characteristic as the graph shown in FIG. 2 as the gain value per vehicle speed obtained through the vehicle running test.
또한, 복원 제어부(40)는 운전자의 조향의지에 따른 반응성을 처리하여 복원력에 대한 차량의 반응성을 향상시킨다(S40). In addition, the
여기서 복원 제어부(40)는 각속도와 슬립상수와 차속과 복원상수를 곱하여 차량의 반응성을 향상시킬 수 있다. Here, the
여기서 각속도는 조향상태로 입력된 조향각을 미분하여 산출한 조향각속도나 모터각을 미분하여 산출한 모터각속도일 수 있다. Here, the angular velocity may be the steering angle velocity calculated by differentiating the steering angle inputted in the steered state, or the motor angular velocity calculated by differentiating the motor angle.
또한, 슬립상수(F_Slip)는 노면 상태에 따른 게인값으로 각속도에 대해 도 3에 도시된 바와 같은 특성을 가질 수 있다. The slip coefficient F_Slip is a gain value according to the road surface state and may have characteristics as shown in FIG. 3 for the angular velocity.
이후 복원 제어부(40)는 추정된 복원력과 복원력의 반응성을 향상시킨 결과를 합하여 최종 복원력(T_SAT)을 출력한다(S50). Thereafter, the
이와 같이 복원 제어부(40)에서 출력되는 최종 복원력(T_SAT)은 수학식 2와 같이 정의할 수 있다. The final restoration force (T_SAT) output from the
여기서, T_SAT는 최종 복원력, F_SAT는 복원상수, V는 차속, γ는 요레이트값, A는 조향각, F_Slip는 슬립상수를 나타낸다. Here, T_SAT is a final restoring force, F_SAT is a restitution constant, V is a vehicle speed,? Is a yaw rate value, A is a steering angle, and F_Slip is a slip constant.
이때 조향상태로써 모터각이 입력된 경우 A는 모터각을 적용하여 산출할 수 있다. At this time, when the motor angle is input as the steering state, A can be calculated by applying the motor angle.
이는 전동식 조향장치의 구동모터가 조향축에 설치되어 조향축을 회전시킬 경우 운전자가 조향휠을 회전시킬 경우 조향축의 회전에 따른 조향각속도와 구동모터의 회전에 따른 모터각속도는 대응관계에 있게 됨에 기인할 수 있다. This is because when the driver rotates the steering wheel when the driving motor of the electric steering apparatus is installed on the steering shaft to rotate the steering shaft, the steering angle speed due to the rotation of the steering shaft and the angular speed of the motor due to the rotation of the driving motor are in a corresponding relationship .
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 전동식 조향장치의 제어방법에 따르면, 전동식 조향장치에서 토크센서의 고장으로 조타가 불가능한 경우 차량의 요레이트값을 이용하여 차량의 복원력을 추정하고 운전자의 조향 의지에 의한 차량의 반응성을 향상시켜 복원력을 출력함으로써 토크센서의 고장상태에서도 조타가 가능하도록 할 수 있다. As described above, according to the control method of the electric power steering apparatus according to the embodiment of the present invention, when the steering is impossible due to the failure of the torque sensor in the electric steering system, the restoring force of the vehicle is estimated using the yaw rate value of the vehicle, It is possible to improve the responsiveness of the vehicle by the steering effort and to output the restoring force, thereby making it possible to steer the vehicle even in the failure state of the torque sensor.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. I will understand.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.
10 : 차속센서 20 : 요레이트 센서
30 : 조향감지부 32 : 조향각 센서
34 : 모터각 센서 40 : 복원 제어부
42 : 복원력 추정부 44 : 반응성 처리부10: vehicle speed sensor 20: yaw rate sensor
30: steering sensor 32: steering angle sensor
34: motor angle sensor 40: restoration control section
42: restoring force estimating unit 44:
Claims (13)
상기 차량의 기울어진 상태를 감지하여 요레이트값을 출력하는 요레이트 센서;
운전자의 조향상태를 감지하는 조향감지부; 및
토크센서의 고장이 감지되면, 상기 차속센서, 상기 요레이트 센서 및 상기 조향감지부로부터 각각 입력된 상기 차속, 상기 요레이트값 및 상기 조향상태를 기반으로 복원력을 추정하고 조향의지에 따라 반응성을 향상시켜 최종 복원력을 출력하는 복원 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
A vehicle speed sensor for detecting a vehicle speed of the vehicle;
A yaw rate sensor for detecting a tilted state of the vehicle and outputting a yaw rate value;
A steering angle sensor for sensing a steering state of the driver; And
Estimating a restoring force based on the vehicle speed, the yaw rate value, and the steering state respectively input from the vehicle speed sensor, the yaw rate sensor, and the steering angle sensing unit, when the failure of the torque sensor is detected, And outputting a final restoring force to the steering wheel.
The electric steering system according to claim 1, wherein the steering sensor is any one of a steering angle sensor for measuring a steering angle of the steering wheel and a motor angle sensor for measuring a motor angle of the drive motor.
상기 조향각으로부터 산출된 조향각속도와 슬립상수와 상기 차속과 상기 복원상수를 곱하여 상기 차량의 반응성을 향상시키는 반응성 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
[Claim 3] The system of claim 2, wherein the restoration controller estimates the restoration force by multiplying the yaw rate, the vehicle speed and the restoration constant, And
And a reactive processing unit for multiplying the steering angle velocity and the slip constant calculated from the steering angle by the vehicle speed and the restitution constant to improve reactivity of the vehicle.
상기 모터각으로부터 산출된 모터각속도와 슬립상수와 상기 차속과 상기 복원상수를 곱하여 상기 차량의 반응성을 향상시키는 반응성 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
[Claim 3] The system of claim 2, wherein the restoration controller estimates the restoration force by multiplying the yaw rate, the vehicle speed and the restoration constant, And
And a reactive processing unit for multiplying the angular speed of the motor and the slip constant calculated from the motor angle by the vehicle speed and the restitution constant to improve the reactivity of the vehicle.
The electric steering system according to claim 3 or 4, wherein the restitution constant is a gain value per vehicle speed obtained through a vehicle running test.
The electric steering system according to claim 3 or 4, wherein the slip constant is a gain value according to a road surface condition.
상기 복원 제어부가 상기 차속, 상기 요레이트값을 기반으로 복원력을 추정하는 단계; 및
상기 복원 제어부가 상기 차속, 상기 요레이트값 및 조향상태를 기반으로 조향의지에 따른 상기 복원력의 반응성을 처리하여 최종 복원력을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 제어방법.
Receiving a vehicle speed, a yaw rate value, and a steering state from the vehicle speed sensor, the yaw rate sensor, and the steering angle sensing unit when the restoration control unit detects a failure of the torque sensor;
Estimating a restoring force based on the vehicle speed and the yaw rate; And
And outputting a final restoring force by processing the reactivity of the restoring force according to the steering intention based on the vehicle speed, the yaw rate value, and the steering state.
8. The method according to claim 7, wherein the restoring force estimating step estimates the restoring force by multiplying the yaw rate, the vehicle speed and the restitution constant by the restoration controller.
8. The method according to claim 7, wherein the restoration constant is a gain value per vehicle speed obtained through a vehicle running test.
8. The method according to claim 7, wherein the steering state is one of a steering angle input from a steering angle sensor of the steering angle sensor and an angle of a motor input from a motor angle sensor.
11. The method of claim 10, wherein the step of processing the reactivity of the restoring force comprises: increasing the steering angle, the slip constant, the vehicle speed and the restitution constant calculated from the steering angle to improve the responsiveness of the vehicle. A method of controlling a steering device.
11. The method of claim 10, wherein the step of processing the responsiveness of the restoring force comprises: increasing the motor angular speed and the slip constant calculated from the motor angle by the restoration control unit, and increasing the reactivity of the vehicle by multiplying the vehicle speed and the restoration constant Control method of electric steering system.
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