KR20190015784A - 전동식 파워 스티어링 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

전동식 파워 스티어링 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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KR20190015784A
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Abstract

본 실시예들은 전동식 파워 스티어링 시스템과 그 제어 방법에 관한 것으로서, 주행 중인 차량의 랙 포스의 단위 시간당 변화율과 차량의 주행 상태에 따라 가변되는 험로 판단 기준값을 비교하여 차량이 험로를 주행하는지 여부를 판단함으로써, 차량이 노면의 변화가 심한 험로를 주행하는 것을 정확히 판단할 수 있도록 한다. 그리고, 차량이 험로를 주행하는 것으로 판단되면 운전자 토크가 차속별로 설정된 튜닝 토크를 기준으로 일정 수준 이상을 유지하도록 보상해줌으로써, 험로 주행시 운전자 토크가 가벼워짐으로 인하여 조향이 불안정해지는 것을 방지하고 안정적인 조향 제어가 가능하도록 하는 이점을 제공한다.

Description

전동식 파워 스티어링 시스템 및 그 제어 방법{ELECTRONIC POWER STEERING SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING THEREOF}
본 실시예들은 전동식 파워 스티어링 시스템과 전동식 파워 스티어링 시스템을 제어하는 방법에 관한 것이다.
자동차의 조향 장치는 유압 펌프를 이용한 유압식 조향 장치와 모터를 이용한 전동식 조향 장치가 있으며, 최근에는 전동식 조향 장치가 보편화되어 사용되고 있다.
이러한 전동식 조향 장치는 조향 휠의 회전에 의해 회전 토크가 발생하면 모터가 발생된 조향 토크에 비례하는 조향 보조 동력을 공급한다. 따라서, 조향 휠의 회전 여부와 관계없이 항상 에너지를 소비하는 유압식 조향 장치에 비해 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 존재한다.
이러한 전동식 조향 장치는 조향 휠의 회전에 의해 발생한 조향 토크가 랙 피니언 기구부를 거쳐서 랙 바에 전달되고, 조향 토크에 따라 모터에서 발생된 조향 보조 동력이 랙 바로 전달되도록 구성된다.
즉, 조향 휠에 의해 발생한 조향 토크와 모터에서 발생한 조향 보조 동력이 합쳐져서 랙 바를 축 방향으로 운동하도록 하는 것이다.
따라서, 전동식 조향 장치는 운전자의 조향 휠의 제어와 조향 휠의 회전에 따라 발생한 조향 토크에 의해 동작하는데, 차량이 노면 변화가 심한 험로를 주행하는 경우에는 노면 변화에 따른 외력에 의해 조향 토크의 변화율이 커지게 된다.
험로 주행시 조향 토크의 변화율이 커지게 되면 토크가 가벼워지게 되며 이로 인하여 험로를 주행하는 동안 조향이 불안정해지는 문제점이 존재한다.
본 실시예들의 목적은, 차량이 험로를 주행하는 경우 조향 토크가 가벼워짐으로 인하여 조향이 불안정해지는 것을 방지할 수 있는 전동식 파워 스티어링 시스템과 그 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 실시예들의 목적은, 차량이 험로를 주행하는 경우 험로 여부를 정확히 판단하고 험로 주행시 토크가 일정 수준 이상을 유지할 수 있도록 하여 안정적이 조향이 가능하도록 하는 전동식 파워 스티어링 시스템과 그 제어 방법을 제공하는 데 있다.
일 측면에서, 본 실시예들은, 랙 포스를 측정하고 측정된 랙 포스의 단위 시간당 변화율을 계산하는 랙 포스 변화율 산출부와, 차속 및 조향각 중 적어도 하나에 기초하여 험로 판단 기준값을 설정하고 랙 포스의 변화율과 험로 판단 기준값을 비교하여 랙 포스의 변화율이 험로 판단 기준값 이상이면 험로 판단 플래그를 생성하는 험로 판단부와, 험로 판단 플래그가 생성되면 차속별 튜닝 토크와 운전자 토크를 비교하고 비교 결과에 따라 운전자 토크를 보상하기 위한 보상 전류를 출력하는 운전자 토크 보상부를 포함하는 전동식 파워 스티어링 시스템을 제공한다.
이러한 전동식 파워 스티어링 시스템에서, 험로 판단부는, 험로 판단 기준값을 차속의 크기에 반비례하는 값으로 설정하거나, 험로 판단 기준값을 조향각의 크기에 비례하는 값으로 설정할 수 있다.
그리고, 험로 판단부는, 랙 포스의 변화율이 험로 판단 기준값 이상인 상태가 기설정된 시간 이상 유지되면 험로 판단 플래그를 생성하거나, 랙 포스의 변화율이 험로 판단 기준값 이상인 상태의 시간이 기설정된 시간 동안 일정 비율 이상이면 험로 판단 플래그를 생성할 수도 있다.
운전자 토크 보상부는, 차속별 튜닝 토크와 운전자 토크의 차이를 임계값과 비교하고 그 차이가 임계값보다 크면 운전자 토크를 보상하기 위한 보상 전류를 출력한다.
이때, 운전자 토크 보상부는, 차속별 튜닝 토크 및 운전자 토크의 차이와 임계값의 차에 해당하는 토크를 보상하기 위한 보상 전류를 출력할 수도 있다.
다른 측면에서, 본 실시예들은, 랙 포스를 측정하여 랙 포스의 단위 시간당 변화율을 계산하는 단계와, 차속 및 조향각 중 적어도 하나에 기초하여 험로 판단 기준값을 설정하는 단계와, 랙 포스의 변화율과 험로 판단 기준값을 비교하여 랙 포스의 변화율이 험로 판단 기준값 이상이면 험로 판단 플래그를 생성하는 단계와, 험로 판단 플래그가 생성되면 차속별 튜닝 토크와 운전자 토크를 비교하고 비교 결과에 따라 운전자 토크를 보상하기 위한 보상 전류를 출력하는 단계를 포함하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 제어 방법을 제공한다.
본 실시예들에 의하면, 차량이 주행하는 노면의 변화 정보를 정확히 전달할 수 있는 랙 포스의 변화율에 기초하여 험로를 판단함으로써, 차량이 험로를 주행하는지 여부를 정확하게 판단할 수 있도록 한다.
본 실시예들에 의하면, 험로 판단의 기준이 되는 값을 동적으로 가변해줌으로써, 랙 포스의 변화율이 동일한 상태에서도 험로 여부를 정확하게 판단할 수 있도록 한다.
본 실시예들에 의하면, 차량이 험로를 주행하는 것으로 판단된 경우 토크를 일정 수준 이상으로 유지해줌으로써, 험로 주행시에 토크가 가벼워지지 않고 안정적인 조향이 가능하도록 한다.
도 1은 본 실시예들에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 실시예들에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템이 험로 판단 기준값을 설정하는 방식의 예시를 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 5는 본 실시예들에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템이 험로 여부를 판단하는 방식의 예시를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 실시예들에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 제어 방법의 과정을 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 실시예들에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템(100)의 개략적인 구성을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예들에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템(100)은, 랙 포스의 변화율을 산출하는 랙 포스 변화율 산출부(110)와, 험로 판단 기준값을 설정하고 험로 여부를 판단하는 험로 판단부(120)와, 험로 여부에 따라 운전자 토크를 보상하는 운전자 토크 보상부(130)를 포함한다.
랙 포스 변화율 산출부(110)는, 주행 중인 차량의 랙 포스를 측정하고 측정된 랙 포스의 단위 시간당 변화율을 산출한다.
랙 포스 변화율 산출부(110)는, 조향 휠의 회전에 따라 모터를 구동시키기 위해 발생하는 모터 전류와, 조향 휠의 회전에 따른 조향 토크와, 각속도를 이용하여 랙 포스를 측정할 수 있다.
랙 포스 변화율 산출부(110)는, 측정된 랙 포스의 단위 시간당 변화율을 산출하고, 산출된 랙 포스 변화율을 험로 판단부(120)로 전달한다.
랙 포스 변화율 산출부(110)는, 단위 시간마다 랙 포스의 변화율을 산출하여 험로 판단부(120)로 전달할 수도 있고, 단위 시간마다 랙 포스의 변화율을 산출한 후 랙 포스의 변화율이 변경되는 경우에만 랙 포스 변화율을 험로 판단부(120)로 전달할 수도 있다.
랙 포스 변화율 산출부(110)는 앞서 설명한 바와 같이 모터 전류, 조향 토크 및 각속도를 이용하여 랙 포스를 측정할 수 있으나, 랙 포스를 측정하는 방식은 이에 한정되지 아니한다.
즉, 본 실시예들에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템(100)은 험로 여부를 판단하기 위하여 랙 포스의 변화율을 이용하는 것을 특징으로 하며, 랙 포스를 측정하는 방식은 다양한 방식이 이용될 수도 있다.
험로 판단부(120)는, 랙 포스 변화율 산출부(110)로부터 랙 포스 변화율을 수신하고 랙 포스 변화율을 험로 판단 기준값과 비교하여 험로 여부를 판단한다. 그리고, 험로를 주행하는 것으로 판단되면 험로 판단 플래그를 생성한다.
이러한 험로 판단부(120)는, 험로 여부 판단의 기준이 되는 험로 판단 기준값을 설정하는 험로 판단 기준값 설정부(121)와, 설정된 험로 판단 기준값 및 랙 포스 변화율에 기초하여 험로 여부를 판단하는 험로 판단 결정부(122)로 구성될 수도 있다.
험로 판단 기준값 설정부(121)는, 주행 중인 차량의 차속과 조향각을 입력받고 차속 및 조향각 중 적어도 하나를 이용하여 험로 판단 기준값을 설정한다.
일 예로, 험로 판단 기준값 설정부(121)는, 주행 중인 차량의 차속과 반비례하는 값을 험로 판단 기준값으로 설정할 수도 있다.
주행 중인 차량의 차속이 커질수록 노면과의 마찰이 감소하여 차량이 험로를 주행하는 경우에도 랙 포스의 변화율이 감소할 수 있다. 따라서, 차속이 증가할수록 험로 판단 기준값을 감소시켜줌으로써, 차속의 변화가 랙 포스의 변화율에 영향을 주는 경우에도 차량이 험로를 주행하는지 여부를 정확하게 판단할 수 있도록 한다.
또한, 험로 판단 기준값 설정부(121)는, 주행 중인 차량의 조향각과 비례하는 값을 험로 판단 기준값으로 설정할 수도 있다.
주행 중인 차량이 조향각이 큰 상태로 주행하는 경우에는 노면 변화가 심하지 않은 경우에도 랙 포스의 변화율이 커질 수 있으므로, 조향각이 증가할수록 험로 판단 기준값을 증가시켜줌으로써 차량의 조향 상태와 관계없이 험로 여부를 정확하게 판단할 수 있도록 한다.
즉, 본 실시예들에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템(100)은, 험로 판단의 기준이 되는 험로 판단 기준값을 차량의 주행 상태에 따라 동적으로 변경하고 험로 여부 판단에 이용함으로써, 차량의 주행 상태 변화에 불구하고 험로 여부를 정확하게 판단할 수 있도록 한다.
험로 판단 결정부(122)는, 험로 판단 기준값 설정부(121)에 의해 설정된 험로 판단 기준값과 랙 포스 변화율 산출부(110)로부터 수신한 랙 포스 변화율을 이용하여 차량이 험로를 주행하는지 여부를 판단한다.
험로 판단 결정부(122)는, 랙 포스 변화율이 험로 판단 기준값 이상이면 차량이 험로를 주행하는 것으로 판단하고 험로 판단 플래그를 생성한다. 험로 판단 플래그를 생성하는 것은 '0'으로 설정된 험로 판단 플래그를 '1'로 변경하는 것을의미할 수도 있다.
이때, 험로 판단 결정부(122)는, 랙 포스 변화율이 험로 판단 기준값 이상인 상태가 기설정된 시간 이상 유지되면 험로 판단 플래그를 생성할 수 있다.
또는, 험로 판단 결정부(122)는, 랙 포스 변화율이 험로 판단 기준값 이상인 상태의 시간이 기설정된 시간에서 일정 비율 이상이면 험로 판단 플래그를 생성할 수도 있다.
즉, 랙 포스 변화율이 순간적으로 험로 판단 기준값 이상이라고 하더라도 험로를 주행하는 것이 아닐 수 있으므로, 랙 포스 변화율이 험로 판단 기준값 이상인 상태가 기설정된 시간 이상 유지되면 험로를 주행하는 것으로 판단할 수 있다.
그리고, 본 실시예들에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템(100)은, 차량의 주행 상태에 따라 험로 판단 기준값이 동적으로 변경되므로, 차량이 험로를 주행하는 경우에도 순간적으로 랙 포스 변화율이 험로 판단 기준값보다 작은 값이 될 수 있다.
따라서, 랙 포스 변화율이 험로 판단 기준값 이상인 상태의 시간이 기설정된 시간 동안 일정 비율 이상이면 험로를 주행하는 것으로 판단함으로써, 동적으로 가변되는 험로 판단 기준값을 사용하는 경우에도 험로 여부를 정확하게 판단할 수 있도록 한다.
험로 판단 결정부(122)는, 차량이 험로를 주행하는 것으로 판단되면 험로 판단 플래그를 생성하고 생성된 험로 판단 플래그를 운전자 토크 보상부(130)로 전달한다.
운전자 토크 보상부(130)는, 험로 판단 플래그를 수신하거나 험로 판단 플래그가 '1'로 설정된 것이 확인되면 현재 운전자 토크 값이 일정 수준 이상을 유지하도록 제어한다.
일 예로, 운전자 토크 보상부(130)는, 험로 판단 플래그가 생성된 상태이면 차속별로 설정된 튜닝 토크와 현재 운전자 토크를 비교한다.
운전자 토크 보상부(130)는, 차속별로 설정된 튜닝 토크와 운전자 토크의 차이가 임계값보다 크면 운전자 토크를 보상하기 위한 보상 토크를 생성하기 위한 제어를 수행할 수 있다.
이때, 운전자 토크 보상부(130)는, 차속별로 설정된 튜닝 토크와 운전자 토크 사이의 차이와 임계값의 차에 해당하는 토크를 보상하기 위한 보상 전류를 출력할 수 있다.
차속별로 설정된 튜닝 토크와 운전자 토크의 차이를 "DIFF"라 하고, 임계값을 "Threshold"라 할 때, 보상 토크는 아래 수학식 1과 같이 계산될 수 있다.
[수학식 1]
보상 토크 = (DIFF - Threshold) / (Kt * Warm / Warm wheel ratio)
여기서, Kt는 모터 상수이며, Warm / Warm wheel ratio는 감속비를 의미한다.
운전자 토크 보상부(130)는, 계산된 보상 토크에 해당하는 보상 전류를 생성하고 모터(140)로 출력함으로써, 운전자 토크를 보상할 수 있도록 한다.
즉, 운전자 토크가 차속별 튜닝 토크에서 임계값을 뺀 토크보다 낮은 경우에는 차속별 튜닝 토크에서 임계값을 뺀 토크 이상을 유지할 수 있도록 운전자 토크를 보상한다.
따라서, 차량이 험로를 주행하는 경우 운전자 토크가 일정 수준을 유지할 수 있도록 함으로써, 운전자 토크가 가벼워짐으로 인하여 조향이 불안정해지는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 실시예들에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템(100)이 험로 판단 기준값을 설정하는 방식과 험로를 판단하는 방식의 예시를 설명한다.
도 2는 본 실시예들에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템(100)이 험로 판단 기준값을 설정하는 방식의 예시를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예들에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템(100)은, 주행 중인 차량의 차속 또는 조향각에 기초하여 험로 판단 기준값을 설정할 수 있다.
일 예로, 전동식 파워 스티어링 시스템(100)은, 차량의 차속이 증가할수록 험로 판단 기준값이 감소하도록 설정할 수 있다.
차량의 차속이 증가하면 노면과의 마찰력이 감소되어 랙 포스의 변화율이 작아질 수 있으므로, 험로 판단 기준값을 낮은 값으로 설정해줌으로써 각각의 차속에서 험로 주행 여부를 정확하게 판단할 수 있도록 한다.
다른 예로, 전동식 파워 스티어링 시스템(100)은, 차량의 조향각이 클수록 험로 판단 기준값이 증가하도록 설정할 수 있다.
차량의 조향각이 큰 상태이면 노면의 변화가 심하지 않은 경우에도 랙 포스의 변화율이 클 수 있으므로, 험로 판단 기준값을 높은 값으로 설정해줌으로써 차량의 조향 상태에 따라 험로 주행 여부를 정확하게 판단할 수 있도록 한다.
전동식 파워 스티어링 시스템(100)은, 차속 또는 조향각 중 어느 하나를 이용하여 험로 판단 기준값을 설정할 수도 있으나, 차속과 조향각을 모두 고려하여 차속에 반비례하며 조향각에 비례하는 험로 판단 기준값을 설정할 수도 있다.
도 3 내지 도 5는 본 실시예들에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템(100)이 험로 주행 여부를 판단하는 방식의 예시를 나타낸 것이다.
도 3은 본 실시예들에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템(100)이 랙 포스의 변화율이 험로 판단 기준값 이상인 시간을 기준으로 험로를 판단하는 방식의 예시를 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 랙 포스의 단위 시간당 변화율(ΔRF/Δt)이 시간(t)에 따라 변경되고 있으며, 험로 판단 기준값보다 큰 상태와 작은 상태를 반복하고 있다.
이때, 랙 포스의 단위 시간당 변화율이 험로 판단 기준값 이상인 시간이 기설정된 시간 이상 유지되면 험로를 주행하는 것으로 판단할 수 있다.
일 예로, 도 3에서 랙 포스위 단위 시간당 변화율이 험로 판단 기준값보다 큰 상태가 t1 시간 동안 유지되고 있다. 이러한 경우 t1이 기설정된 시간 이상이면 차량이 험로를 주행하는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 노면의 변화가 아닌 외부 또는 차량 내부의 요인에 의하여 랙 포스의 변화율이 비정상적으로 높은 상태를 유지할 수도 있으므로, t1이 상한값과 하한값으로 구성된 기설정된 시간 범위에 포함되는 경우에 차량이 험로를 주행하는 것으로 판단할 수도 있다.
이러한 험로 판단 방식의 경우, 랙 포스의 변화율이 험로 판단 기준값 이상인 상태가 일정 시간 이상 유지되어야 험로로 판단하나, 험로 판단 기준값은 동적으로 변경되는 값이므로 차량이 험로를 주행하는 경우에도 랙 포스의 변화율이 순간적으로 험로 판단 기준값보다 낮아질 수도 있다.
도 4는 랙 포스의 변화율이 험로 판단 기준값보다 순간적으로 낮아지는 경우에도 험로 여부를 판단할 수 있도록 하는 방식을 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 랙 포스의 단위 시간당 변화율(ΔRF/Δt)이 시간(t)에 따라 변경되고 있으며, 험로 판단 기준값보다 높은 상태와 낮은 상태를 반복하고 있다.
랙 포스의 변화율이 험로 판단 기준값 이상인 상태를 t2 시간 동안 유지하고 험로 판단 기준값보다 작아진 후 다시 t3 시간 동안 험로 판단 기준값 이상인 상태를 유지한다.
이러한 경우 도 3의 험로 판단 방식에 따르면, t2 시간이나 t3 시간이 기설정된 시간보다 짧으면 전동식 파워 스티어링 시스템(100)은 차량이 험로를 주행하는 것으로 판단하지 않게 된다.
도 4의 경우에는, t2 시간 구간의 시점과 t3 시간 구간의 종점 사이의 시간이 기설정된 시간 이내에 해당하고, t2 시간과 t3 시간이 기설정된 시간에서 차지하는 비율이 일정 비율 이상이면 차량이 험로를 주행하는 것으로 판단하도록 한다.
즉, 랙 포스의 변화율이 험로 판단 기준값보다 높은 상태와 낮은 상태를 반복하는 경우에도, 기설정된 시간 동안 랙 포스의 변화율이 험로 판단 기준값 이상인 상태의 시간의 합이 일정 비율 이상이면 차량이 험로를 주행하는 것으로 판단한다.
이를 통해, 험로 판단 기준값이 동적으로 변경되거나 외부 요인에 의해 랙 포스의 변화율이 일시적으로 낮아지는 경우에도 험로 주행 여부를 판단할 수 있도록 한다.
도 5는 본 실시예들에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템(100)이 동적으로 변경되는 험로 판단 기준값에 기초하여 차량의 험로 주행 여부를 판단하는 경우의 예시를 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 랙 포스의 단위 시간당 변화율(ΔRF/Δt)이 시간(t)에 따라 변화하고 있으며, 험로 판단 기준값도 시간(t)에 따라 변경되고 있다.
이러한 경우, 랙 포스의 변화율이 낮아지는 방향으로 변경되는 경우에도 험로 판단 기준값이 낮은 값으로 변경됨으로써, 랙 포스의 변화율이 험로 판단 기준값 이상인 상태를 유지할 수 있다.
즉, 험로 판단 기준값이 초기 구간의 값에서 낮은 값으로 변경됨에 따라 랙 포스의 변화율이 t4 시간 동안 험로 판단 기준값 이상인 상태를 유지할 수 있다.
따라서, 험로 판단 기준값이 동적으로 변경됨에 따라 험로 판단 기준값이 고정된 경우보다 랙 포스의 변화율이 험로 판단 기준값 이상인 시간이 증가할 수 있으며, 이를 통해, 차량이 험로를 주행하는지 여부를 판단할 수 있도록 한다.
본 실시예들에 의하면, 차량의 주행 상태에 따라 가변되는 험로 판단 기준값과 랙 포스의 변화율이 험로 판단 기준값 이상인 시간을 기준으로 차량이 험로를 주행하는지 여부를 판단함으로써, 차량의 주행 상태를 고려하여 차량이 험로를 주행하는지 여부를 정확하게 판단할 수 있도록 한다.
도 6은 본 실시예들에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템(100)의 제어 방법의 과정을 나타낸 것이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예들에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템(100)은 차량의 랙 포스의 변화율과 차량의 주행 상태에 따라 가변되는 험로 판단 기준값에 기초하여 차량이 험로를 주행하는지 여부를 판단하고, 험로 주행시 운전자 토크를 보상하는 제어를 수행한다.
전동식 파워 스티어링 시스템(100)은 랙 포스를 측정하고(S600) 측정된 랙 포스의 단위 시간당 변화율을 계산한다(S610).
그리고, 차량의 차속과 조향각을 센싱하며(S620), 차속 및 조향각 중 적어도 하나를 이용하여 험로 판단 기준값을 생성한다(S630).
전동식 파워 스티어링 시스템(100)은 랙 포스의 변화율이 험로 판단 기준값 이상인지 여부를 판단하고(S640), 랙 포스의 변화율이 험로 판단 기준값 이상이거나 험로 판단 기준값 이상인 상태가 기설정된 시간 동안 유지되면 험로 판단 플래그를 생성한다(S650).
전동식 파워 스티어링 시스템(100)은 험로 판단 플래그가 생성되면 차속별 튜닝 토크와 운전자 토크의 차이를 기설정된 임계값과 비교한다(S660).
차속별 튜닝 토크와 운전자 토크의 차이가 임계값보다 크면 운전자 토크를 보상하기 위한 보상 토크를 계산한다(S670).
운전자 토크를 보상하기 위한 보상 토크는 차속별 튜닝 토크와 운전자 토크 사이의 차이와 임계값의 차에 해당하는 값일 수 있다. 즉, 운전자 토크가 차속별 튜닝 토크를 기준으로 일정 수준 이상을 유지할 수 있도록 한다.
전동식 파워 스티어링 시스템(100)은 보상 토크에 해당하는 보상 전류를 출력함으로써(S680), 험로 주행시 운전자 토크를 보상하여 차량이 험로를 주행하는 경우 토크가 가벼워지고 조향이 불안정해지는 현상을 방지할 수 있도록 한다.
본 실시예들에 의하면, 노면의 변화 정보를 정확하게 전달할 수 있는 랙 포스의 변화율을 이용하여 험로 여부를 판단함으로써, 차량이 험로를 주행하는지 여부를 정확하게 판단할 수 있도록 한다.
또한, 차량의 주행 상태에 따라 랙 포스의 변화율의 비교 대상이 되는 험로 판단 기준값을 동적으로 설정해줌으로써, 차량의 주행 상태를 고려하여 험로 주행 여부를 정확학 판단할 수 있도록 한다.
차량의 험로 주행 여부를 정확히 판단한 상태에서 차량이 험로를 주행하는 경우에는 운전자 토크가 일정 수준 이상을 유지할 수 있도록 보상 토크 제어를 수행함으로써, 험로 주행시 운전자 토크가 가벼워짐으로 인하여 조향이 불안정해지는 것을 방지하고 안정적인 조향이 가능하도록 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 전동식 파워 스티어링 시스템
110: 랙 포스 변화율 산출부 120: 험로 판단부
121: 험로 판단 기준값 설정부 122: 험로 판단 결정부
130: 운전자 토크 보상부 140: 모터

Claims (12)

  1. 랙 포스를 측정하고 측정된 랙 포스의 단위 시간당 변화율을 계산하는 랙 포스 변화율 산출부;
    차속 및 조향각 중 적어도 하나에 기초하여 험로 판단 기준값을 설정하고, 상기 랙 포스의 변화율과 상기 험로 판단 기준값을 비교하여 상기 랙 포스의 변화율이 상기 험로 판단 기준값 이상이면 험로 판단 플래그를 생성하는 험로 판단부; 및
    상기 험로 판단 플래그가 생성되면 차속별 튜닝 토크와 운전자 토크를 비교하고 비교 결과에 따라 상기 운전자 토크를 보상하기 위한 보상 전류를 출력하는 운전자 토크 보상부
    를 포함하는 전동식 파워 스티어링 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 험로 판단부는,
    상기 험로 판단 기준값을 상기 차속의 크기에 반비례하는 값으로 설정하는 전동식 파워 스티어링 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 험로 판단부는,
    상기 험로 판단 기준값을 상기 조향각의 크기에 비례하는 값으로 설정하는 전동식 파워 스티어링 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 험로 판단부는,
    상기 랙 포스의 변화율이 상기 험로 판단 기준값 이상인 상태가 기설정된 시간 이상 유지되면 상기 험로 판단 플래그를 생성하는 전동식 파워 스티어링 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 험로 판단부는,
    상기 랙 포스의 변화율이 상기 험로 판단 기준값 이상인 상태의 시간이 기설정된 시간 동안 일정 비율 이상이면 상기 험로 판단 플래그를 생성하는 전동식 파워 스티어링 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 운전자 토크 보상부는,
    상기 차속별 튜닝 토크와 상기 운전자 토크의 차이를 임계값과 비교하고 상기 차이가 상기 임계값보다 크면 상기 운전자 토크를 보상하기 위한 상기 보상 전류를 출력하는 전동식 파워 스티어링 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 운전자 토크 보상부는,
    상기 차속별 튜닝 토크 및 운전자 토크의 차이와 상기 임계값의 차에 해당하는 토크를 보상하기 위한 상기 보상 전류를 출력하는 전동식 파워 스티어링 시스템.
  8. 랙 포스를 측정하여 상기 랙 포스의 단위 시간당 변화율을 계산하는 단계;
    차속 및 조향각 중 적어도 하나에 기초하여 험로 판단 기준값을 설정하는 단계;
    상기 랙 포스의 변화율과 상기 험로 판단 기준값을 비교하여 상기 랙 포스의 변화율이 상기 험로 판단 기준값 이상이면 험로 판단 플래그를 생성하는 단계; 및
    상기 험로 판단 플래그가 생성되면 차속별 튜닝 토크와 운전자 토크를 비교하고 비교 결과에 따라 상기 운전자 토크를 보상하기 위한 보상 전류를 출력하는 단계
    를 포함하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 험로 판단 기준값을 설정하는 단계는,
    상기 험로 판단 기준값을 상기 차속의 크기에 반비례하는 값으로 설정하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 제어 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 험로 판단 기준값을 설정하는 단계는,
    상기 험로 판단 기준값을 상기 조향각의 크기에 비례하는 값으로 설정하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 제어 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 험로 판단 플래그를 생성하는 단계는,
    상기 랙 포스의 변화율이 상기 험로 판단 기준값 이상인 상태가 기설정된 시간 이상 유지되면 상기 험로 판단 플래그를 생성하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 제어 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 보상 전류를 출력하는 단계는,
    상기 운전자 토크가 상기 차속별 튜닝 토크에 기초하여 설정된 하한값 이상을 유지하도록 상기 운전자 토크를 보상하기 위한 상기 보상 전류를 출력하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 제어 방법.
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