KR20200057944A - 전동식 파워 스티어링 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 전기부품 작동시 자기장이 발생하는 것을 감지하는 자기장 발생 감지 모듈; 상기 자기장 발생 감지 모듈의 감지 신호를 기반으로 모터에 인가될 토크에 일시적인 토크 옵셋이 발생하는 것을 판정하는 토크 옵셋 판정 유닛; 및 상기 토크 옵셋을 토크 옵셋 보정 로직에 따라 정상토크 범위로 보정하여 모터에 인가하는 토크 옵셋 보정 유닛; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 제어 시스템을 제공하고자 한 것이다.

Description

전동식 파워 스티어링 제어 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING MOTOR DRIVEN POWER STEERING}
본 발명은 전동식 파워 스티어링 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자기장의 영향으로 발생하는 일시적인 스티어링 토크 옵셋을 자동으로 보정해줄 수 있도록 한 전동식 파워 스티어링 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반으로서, 차량의 주행속도에 따른 스티어링 휠의 조타력을 변화시키기 위한 조향 장치로서, 전동식 파워 스티어링(MDPS: motor driven power steering) 시스템이 차량에 탑재되고 있다.
상기 전동식 파워 스티어링 시스템은 조타 토크를 감지하는 토크센서와, 조향각을 감지하는 조향각 감지센서와, 차속을 감지하는 차속센서와, 각 센서의 감지 신호(튜닝 파리미터)를 기반으로 조타 어시스트 등을 위한 전류 제어값을 산출하는 스티어링 제어기와, 스티어링 제어기로부터 인가되는 전류에 따라 조타 어시스트를 위하여 작동하는 모터 등을 포함하여 구성된다.
이러한 전동식 파워 스티어링 시스템의 구성 중 상기 토크센서를 자기식 토크센서로 사용할 경우, 주변 자기장의 영향을 받아 토크센서의 신호가 왜곡될 수 있다.
예를 들어, 차량의 스타트 모터가 작동하는 경우 자기장을 발생시키는 바, 이때 발생되는 자기장으로 인하여 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크센서의 센싱 신호가 왜곡되는 현상이 발생할 수 있고, 그에 따라 모터에 인가되는 토크가 일시적으로 소정의 임계치를 벗어나는 토크 옵셋이 발생하는 문제점이 있다.
더욱이, 상기 토크 옵셋이 일시적으로 발생하면 그로 인해 스티어링 휠이 일시적으로 흔들리는 현상이 발생하는 문제점이 따르게 되고, 특히 아이들 스탑 앤 고(ISG, IDLE STOP & GO) 시스템이 적용된 차량의 경우에는 엔진 정지 후 재시동이 빈번하게 이루어지므로 상기 토크 옵셋이 재시동시 마다 발생하여 스티어링 휠의 흔들림 현상이 빈번하게 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 차량의 전기부품(예, 스타터 모터) 작동시 발생하는 자기장으로 인하여 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크센서의 센싱 신호에 왜곡이 발생하여, 모터에 인가될 토크에 일시적으로 소정의 정상토크 범위를 벗어나는 토크 옵셋이 발생하더라도, 토크 옵셋을 본래 정상토크로 보정해줌으로써, 스티어링 휠의 흔들림 현상을 방지할 수 있도록 한 전동식 파워 스티어링 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 구현예는: 차량의 전기부품 작동시 자기장이 발생하는 것을 감지하는 자기장 발생 감지 모듈; 상기 자기장 발생 감지 모듈의 감지 신호를 기반으로 모터에 인가될 토크에 일시적인 토크 옵셋이 발생하였는지 여부를 판정하는 토크 옵셋 판정 유닛; 및 상기 토크 옵셋이 발생한 것으로 판정되면 토크 옵셋 보정 로직에 따라 토크 옵셋을 정상토크 범위로 보정하여 모터에 인가하는 토크 옵셋 보정 유닛; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 제어 시스템을 제공한다.
특히, 상기 자기장 발생 감지 모듈은: ISG 작동 여부를 감지하는 ISG 상태 감지부; 엔진의 구동 또는 정지 상태를 감지하는 엔진 상태 감지부; 현재 차속을 감지하는 차속센서; 및 스티어링 휠의 조향 토크를 감지하는 토크센서; 로 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 토크 옵셋 판정 유닛은 ISG 상태 감지부로부터 ISG가 작동 중임을 감지한 신호와, 엔진 상태 감지부로부터 엔진이 크랭킹 상태임을 감지한 신호와, 차속센서로부터 현재 차속이 임계속도 미만임을 감지한 신호와, 토크센서로부터 토크 변화량이 임계범위에 속함을 감지한 신호를 수신하면, 모터에 인가될 토크에 일시적인 토크 옵셋이 발생하는 것으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 구현예는: 자기장 발생 감지 모듈에서 차량의 전기부품 작동시 자기장이 발생하는 것을 감지하는 단계; 상기 자기장 발생 감지 모듈의 감지 신호를 기반으로, 토크 옵셋 판정 유닛에서 모터에 인가될 토크에 일시적인 토크 옵셋이 발생하였는지 여부를 판정하는 단계; 상기 토크 옵셋이 발생한 것으로 판정되면, 토크 옵셋 보정 유닛에서 상기 토크 옵셋을 소정의 토크 옵셋 보정 로직을 이용하여 정상토크 범위로 보정하여 모터에 인가하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 제어 방법을 제공한다.
특히, 상기 자기장이 발생하는 것을 감지하는 단계는 ISG 상태 감지부에서 ISG 작동 여부를 감지하는 과정과, 엔진 상태 감지부에서 엔진의 구동 또는 정지 상태를 감지하는 과정과, 차속센서에서 현재 차속을 감지하는 과정과, 토크센서에서 스티어링 휠의 조향 토크를 감지하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 토크 옵셋이 발생하는 것을 판정하는 단계에 있어서, ISG 상태 감지부로부터 ISG가 작동 중임을 감지한 신호와, 엔진 상태 감지부로부터 엔진이 크랭킹 상태임을 감지한 신호와, 차속센서로부터 현재 차속이 임계속도 미만임을 감지한 신호와, 토크센서로부터 토크 변화량이 임계범위에 속함을 감지한 신호를 동시에 수신하면, 모터에 인가될 토크에 일시적인 토크 옵셋이 발생하는 것으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 토크 변화량의 임계범위는 0.4Nm 이상 1.0Nm 이하의 범위로 정해지는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 차량의 전기부품(예, 스타터 모터) 작동시 발생하는 자기장으로 인하여 토크센서의 센싱 신호에 왜곡이 발생하여, 모터에 인가될 토크에 일시적으로 소정의 정상토크 범위를 벗어나는 토크 옵셋이 발생하더라도, 토크 옵셋을 본래 정해진 정상토크로 보정해줌으로써, 스티어링 휠의 흔들림 현상을 방지할 수 있다.
특히, 아이들 스탑 앤 고(ISG) 적용 차량의 경우에는 엔진 정지 후 스타터 모터에 의한 재시동 마다 토크 옵셋으로 인한 스티어링 휠의 흔들림 현상이 빈번하게 발생하던 문제점을 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 제어 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 제어 방법을 도시한 순서도,
도 3은 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 제어 시스템에서 일시적인 토크 옵셋을 감지하는 과정을 나타낸 그래프.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 제어 시스템의 구성도로서, 도면부호 10은 자기장 발생 감지 모듈을 지시한다.
상기 자기장 발생 감지 모듈(10)은 차량의 전기부품인 스타트 모터 작동시 발생하는 자기장을 직접적으로 감지하지 않고, 자기장이 발생되는 상황을 간접적으로 감지하기 위하여 구비된다.
전술한 바와 같이, 아이들 스탑 앤 고(ISG, IDLE STOP & GO) 시스템이 적용된 차량의 경우에는 엔진 정지 및 재시동이 빈번하게 발생하고, 재시동시마다 전기 부품인 스타트 모터의 작동에 따른 자기장을 발생하며, 이때의 자기장의 영향으로 토크센서의 센싱 신호에 왜곡 현상이 발생하여 모터에 인가될 토크에 일시적인 토크 옵셋이 발생한다.
참고로, 상기 아이들 스탑 앤 고(ISG, IDLE STOP & GO) 시스템은 연비 향상을 위하여 정차시 엔진을 정지시키고, 출발시 엔진을 재시동시키는 시스템을 말한다.
이에, 상기 토크 옵셋을 정상토크 범위로 자동으로 보정해주기 위하여 자기장 발생 여부를 알아야 하므로, 상기 자기장 발생 감지 모듈(10)에서 차량 재시동시 자기장이 발생되는 상황을 간접적으로 감지하게 된다.
이를 위해, 상기 자기장 발생 감지 모듈(10)은 ISG 작동 여부를 감지하는 ISG 상태 감지부(11)와, 엔진의 구동 또는 정지 상태를 감지하는 엔진 상태 감지부(12)와, 현재 차속을 감지하는 차속센서(13)와, 스티어링 휠의 조향 토크를 감지하는 토크센서(14)를 포함하여 구성된다.
상기 ISG 상태 감지부(11)는 차량에 탑재된 아이들 스탑 앤 고(IDLE STOP & GO) 시스템의 작동 여부 즉, 활성화된 상태이지 비활성화된 상태인지를 감지하여 스티어링 제어기(20)의 토크 옵셋 판정 유닛(21)에 전송한다.
상기 엔진 상태 감지부(12)는 엔진이 구동 중인지 아이들 스탑 앤 고 시스템의 명령에 따라 정지(STALL) 상태인지, 아니면 아이들 스탑 앤 고 시스템의 명령에 따라 정지 상태에서 재시동(CRACKING) 중인지를 감지하여 스티어링 제어기(20)의 토크 옵셋 판정 유닛(21)에 전송한다.
상기 차속센서(13)는 차량이 정차 상태인지를 판정하기 위하여 채택된 것으로서, 현재 차속 신호를 스티어링 제어기(20)의 토크 옵셋 판정 유닛(21)에 전송한다.
상기 토크 센서(14)는 스티어링 휠의 조향 토크를 감지하는 센서로서, 차량 재시동을 위한 전기부품의 일종인 스타터 모터가 작동되며 엔진 재시동(CRACKING)이 이루어질 때의 토크 변화량을 감지하여 스티어링 제어기(20)의 토크 옵셋 판정 유닛(21)에 전송한다.
한편, 상기 스티어링 제어기(20)는 토크 옵셋 판정 유닛(21)과, 토크 옵셋 보정 유닛(22)과, 토크 옵셋 보정 로직부(23)를 포함한다.
상기 토크 옵셋 판정 유닛(21)은 자기장 발생 감지 모듈(10)의 감지 신호를 기반으로 모터(30)에 인가될 토크에 일시적인 토크 옵셋이 발생하였는지 여부를 판정한다.
보다 상세하게는, 상기 토크 옵셋 판정 유닛(21)은 상기 ISG 상태 감지부(11)로부터 ISG의 작동 여부를 감지한 신호(ISG의 활성화 또는 비활성화 상태임을 감지한 신호)와, 상기 엔진 상태 감지부(12)로부터 엔진이 구동 상태인지 또는 정지 상태인지 또는 재시동을 위한 크랭킹 상태인지를 감지한 신호와, 상기 차속센서(13)로부터 현재 차속을 감지한 신호와, 상기 토크센서(14)로부터 엔진 시동 또는 재시동시 토크 변화량을 감지한 신호를 수신하여, 모터에 인가될 토크에 일시적인 토크 옵셋이 발생하였는지 여부를 판정한다.
바람직하게는, 상기 토크 옵셋 판정 유닛(21)은 상기 ISG 상태 감지부(11)로부터 ISG가 작동 중(활성화된 상태)임을 감지한 신호와, 상기 엔진 상태 감지부(12)로부터 엔진이 크랭킹 상태임을 감지한 신호와, 상기 차속센서(13)로부터 현재 차속이 정차를 위한 임계속도 미만(예, 5 KPH 미만)임을 감지한 신호와, 상기 토크센서(14)로부터 토크 변화량이 임계범위에 속함을 감지한 신호를 동시에 수신하면, 모터(30)에 인가될 토크에 일시적인 토크 옵셋이 발생한 것으로 판정한다.
이때, 상기 토크 변화량의 임계범위는 0.4Nm 이상 1.0Nm 이하의 범위로 정해지는 바, 그 이유는 토크 변화량이 0.4Nm 이상이면 토크 옵셋으로 인한 스티어링 휠의 흔들림 현상이 발생하고, 1.0Nm 을 초과하면 운전자의 스티어링 휠을 조작하는 의지가 반영된 토크 상태가 되므로, 상기 토크 옵셋 판정 유닛(21)의 토크 옵셋 판정을 위한 토크 변화량의 임계범위를 0.4Nm 이상 1.0Nm 이하의 범위로 한정한 것이다.
상기 토크 옵셋 보정 유닛(22)은 상기 토크 옵셋 판정 유닛(21)으로부터 일시적인 토크 옵셋이 발생하였음을 판정한 신호를 수신하여, 상기 토크 옵셋 보정 로직부(23)의 토크 옵셋 보정 로직(예를 들어, 토크 옵셋 보정 맵 데이터)를 이용하여 토크 옵셋을 본래 정상 토크 수준으로 보정한 후, 보정된 토크(보정된 전류값)를 스터어링을 위한 모터(30)에 인가한다.
여기서, 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 제어 방법으로서, 자기장 영향으로 인한 토크 옵셋을 보정하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 2는 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 제어 방법을 도시한 순서도이고, 도 3은 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 제어 시스템에서 일시적인 토크 옵셋을 감지하는 과정을 나타낸 그래프이다.
먼저, 상기 자기장 발생 감지 모듈(10)에서 차량의 전기부품인 스타터 모터의 작동시 자기장이 발생하는 상태인지를 감지하는 단계가 선행된다.
이를 위해, 상기 ISG 상태 감지부(11)에서 아이들 스탑 앤 고(IDLE STOP & GO) 시스템의 작동 여부 상태를 감지하여 스티어링 제어기(20)의 토크 옵셋 판정 유닛(21)에 전송한다.
또한, 상기 엔진 상태 감지부(12)에서 엔진이 구동 중인지 아이들 스탑 앤 고 시스템의 명령에 따라 정지(STALL) 상태인지, 아니면 아이들 스탑 앤 고 시스템의 명령에 따라 정지 상태에서 재시동(CRACKING) 중인지를 감지하여 스티어링 제어기(20)의 토크 옵셋 판정 유닛(21)에 전송한다.
또한, 상기 차속센서(13)에서 현재 차속 신호를 스티어링 제어기(20)의 토크 옵셋 판정 유닛(21)에 전송한다.
또한, 상기 토크 센서(14)에서 스티어링 휠의 조향 토크를 감지한 신호를 스티어링 제어기(20)의 토크 옵셋 판정 유닛(21)에 전송한다.
다음으로, 상기 자기장 발생 감지 모듈(10)의 감지 신호를 기반으로, 토크 옵셋 판정 유닛(21)에서 모터에 인가될 토크에 일시적인 토크 옵셋이 발생하였는지 여부를 판정하는 단계가 진행된다.
바람직하게는, 상기 토크 옵셋 판정 유닛(21)은 상기 ISG 상태 감지부(11)로부터 아이들 스탑 엔 고 시스템이 작동 중(활성화된 상태)임을 감지한 신호와, 상기 엔진 상태 감지부(12)로부터 엔진이 재시동을 위한 크랭킹 상태임을 감지한 신호와, 상기 차속센서(13)로부터 현재 차속이 정차를 위한 임계속도 미만(예, 5 KPH 미만)임을 감지한 신호와, 상기 토크센서(14)로부터 토크 변화량이 임계범위(예, 0.4Nm 이상 1.0Nm 이하의 범위)에 속함을 감지한 신호를 동시에 수신하는 경우, 토크센서에 자기장의 영향이 미친 것으로 간주함과 함께 모터(30)에 인가될 토크에 일시적인 토크 옵셋이 발생한 것으로 판정한다.
반면, 상기 토크 옵셋 판정 유닛(21)은 아이들 스탑 앤 고 시스템이 미작동(비활성화 상태) 중임을 감지한 신호, 또는 차속이 임계속도 이상인 신호, 또는 엔진이 정지 또는 구동 중인 신호, 또는 토크 변화량이 임계범위를 벗어난 신호를 수신하는 경우에는 토크 옵셋 보정이 실시되지 않는다.
이어서, 상기 토크 옵셋 보정 유닛(22)에서 상기 토크 옵셋 판정 유닛(21)으로부터 일시적인 토크 옵셋이 발생하였음을 판정한 신호를 수신하여, 상기 토크 옵셋 보정 로직부(23)의 토크 옵셋 보정 로직(예를 들어, 토크 옵셋 보정 맵 데이터)를 이용하여 토크 옵셋을 본래 정상 토크 수준으로 보정한 후, 보정된 토크(보정된 전류값)를 스터어링을 위한 모터(30)에 인가한다.
이와 같이, 스타터 모터 등과 같은 전기적 부품의 작동시 자기장이 발생하고, 이때의 자기장 영향으로 인하여 토크 옵셋이 발생하는 상황이 되더라도, 상기와 같이 토크 옵셋을 본래 정상 토크 수준으로 자동 보정되도록 함으로써, 스티어링 휠의 흔들림 현상을 용이하게 방지할 수 있다.
10 : 자기장 발생 감지 모듈
11 : ISG 상태 감지부
12 : 엔진 상태 감지부
13 : 차속센서
14 : 토크센서
20 : 스티어링 제어기
21 : 토크 옵셋 판정 유닛
22 : 토크 옵셋 보정 유닛
23 : 토크 옵셋 보정 로직부
30 : 모터

Claims (7)

  1. 차량의 전기부품 작동시 자기장이 발생하는 것을 감지하는 자기장 발생 감지 모듈;
    상기 자기장 발생 감지 모듈의 감지 신호를 기반으로 모터에 인가될 토크에 일시적인 토크 옵셋이 발생하였는지 여부를 판정하는 토크 옵셋 판정 유닛; 및
    상기 토크 옵셋이 발생한 것으로 판정되면 토크 옵셋 보정 로직에 따라 토크 옵셋을 정상토크 범위로 보정하여 모터에 인가하는 토크 옵셋 보정 유닛;
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 자기장 발생 감지 모듈은:
    ISG 작동 여부를 감지하는 ISG 상태 감지부;
    엔진의 구동 또는 정지 상태를 감지하는 엔진 상태 감지부;
    현재 차속을 감지하는 차속센서; 및
    스티어링 휠의 조향 토크를 감지하는 토크센서;
    로 구성된 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 제어 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 토크 옵셋 판정 유닛은,
    ISG 상태 감지부로부터 ISG가 작동 중임을 감지한 신호와, 엔진 상태 감지부로부터 엔진이 크랭킹 상태임을 감지한 신호와, 차속센서로부터 현재 차속이 임계속도 미만임을 감지한 신호와, 토크센서로부터 토크 변화량이 임계범위에 속함을 감지한 신호를 수신하면, 모터에 인가될 토크에 일시적인 토크 옵셋이 발생한 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 제어 시스템.
  4. 자기장 발생 감지 모듈에서 차량의 전기부품 작동시 자기장이 발생하는 것을 감지하는 단계;
    상기 자기장 발생 감지 모듈의 감지 신호를 기반으로, 토크 옵셋 판정 유닛에서 모터에 인가될 토크에 일시적인 토크 옵셋이 발생하였는지 여부를 판정하는 단계;
    상기 토크 옵셋이 발생한 것으로 판정되면, 토크 옵셋 보정 유닛에서 상기 토크 옵셋을 소정의 토크 옵셋 보정 로직을 이용하여 정상토크 범위로 보정하여 모터에 인가하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 제어 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 자기장이 발생하는 것을 감지하는 단계는,
    ISG 상태 감지부에서 ISG 작동 여부를 감지하는 과정과, 엔진 상태 감지부에서 엔진의 구동 또는 정지 상태를 감지하는 과정과, 차속센서에서 현재 차속을 감지하는 과정과, 토크센서에서 스티어링 휠의 조향 토크를 감지하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 제어 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 토크 옵셋이 발생하는 것을 판정하는 단계에 있어서,
    ISG 상태 감지부로부터 ISG가 작동 중임을 감지한 신호와, 엔진 상태 감지부로부터 엔진이 크랭킹 상태임을 감지한 신호와, 차속센서로부터 현재 차속이 임계속도 미만임을 감지한 신호와, 토크센서로부터 토크 변화량이 임계범위에 속함을 감지한 신호를 동시에 수신하면, 모터에 인가될 토크에 일시적인 토크 옵셋이 발생한 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 제어 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 토크 변화량의 임계범위는 0.4Nm 이상 1.0Nm 이하의 범위로 정해지는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 제어 방법.
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