KR20200142143A - 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 장치 및 그 방법 - Google Patents

전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 장치 및 그 제어방법이 개시된다. 본 발명의 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 장치는, 차량의 차속을 감지하는 차속감지부; 운전자의 조향상태를 감지하는 조향감지부; 차량의 기울어진 상태를 감지하여 측정 요레이트를 출력하는 요레이트센서; 및 차속감지부 및 조향감지부로부터 입력된 차속과 조향상태를 기반으로 복원력과 추정 요레이트를 산출하고, 조향 각속도에 대해 추정 요레이트와 차속별로 각속도의 보상게인을 조절하여 컬럼토크를 추정하며, 요레이트센서로부터 입력된 측정 요레이트와 추정 요레이트의 차이에 따라 추정 컬러토크를 조정하여 최종 컬럼토크를 출력하는 컬럼토크 추정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR ESTIMATING COLUMN TORQUE IN MOTOR DRIVEN POWER STEERING SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 발명은 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전동식 조향장치에서 토크센서에 고장이 발생하더라도 컬럼토크를 추정하여 제공함으로써, 운전자에게 필요한 보조토크를 생성할 수 있어 전동식 조향장치의 안전성 및 강건성을 극대화할 수 있도록 한 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전동식 조향장치(Motor Driven Power Steering; MDPS)는 전기모터를 이용해 운전자가 조향하는 방향으로 보조토크를 제공하여 핸들링이 가벼워지게 하는 것이다.
이러한 전동식 조향장치는 기존의 유압식 동력 조향장치(Hydraulic Power Steering; HPS)와 달리 차량의 주행 조건에 따라 자동으로 전기 모터의 동작을 제어하여 조타성능과 조타감을 향상시킬 수 있다.
이때, 전동식 조향장치는 조향 휠에 입력되는 운전자의 조향토크를 측정하는 토크센서, 조향 휠의 조향각을 측정하는 조향각센서 및 차속을 측정하는 차속센서 등을 구비하여 차량의 주행 조건을 판단한다.
한편, 전동식 조향장치가 장착된 차량의 주행 중에 토크센서에 고장이 발생한 경우, 적절하지 못한 보조력 제공으로 인해 운전자의 조향을 방해할 염려가 있으므로 전동식 조향장치가 수동모드(Manual Mode)로 전환되었다.
하지만, 이와 같이 전동식 조향장치가 갑작스럽게 수동모드로 전환되는 경우, 운전자가 느끼는 조향 이질감이 크다는 문제점이 있다.
예를 들어, 저속 코너링 상황에서 갑작스럽게 수동모드로 전환되면 운전자가 느끼는 조향감이 갑자기 무거워져 차량의 주행 안전성이 저해되고, 이에 따라 사고를 유발할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2008-0078428호(2008.08.27 공개, 발명의 명칭 : 전동식 조향장치의 토크 센서 중점 보상 방법)에 개시되어 있다.
이와 같은 전동식 조향장치에서 운전자의 조향의지에 따라 조타가 가능하려면 토크센서에 의해 감지되는 운전자의 토크량을 이용하여야 하기 때문에 토크센서가 고장 난 경우에는 전동식 조향장치가 수동모드로 전환되면서 조타가 불가능하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 전동식 조향장치에서 토크센서에 고장이 발생하더라도 차속, 조향각 및 요레이트를 기반으로 컬럼토크를 추정하여 제공함으로써, 운전자에게 필요한 보조토크를 생성할 수 있어 전동식 조향장치의 안전성 및 강건성을 극대화할 수 있도록 한 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 장치는, 차량의 차속을 감지하는 차속감지부; 운전자의 조향상태를 감지하는 조향감지부; 차량의 기울어진 상태를 감지하여 측정 요레이트를 출력하는 요레이트센서; 및 차속감지부 및 조향감지부로부터 입력된 차속과 조향상태를 기반으로 복원력과 추정 요레이트를 산출하고, 조향 각속도에 대해 추정 요레이트와 차속별로 각속도의 보상게인을 조절하여 컬럼토크를 추정하며, 요레이트센서로부터 입력된 측정 요레이트와 추정 요레이트의 차이에 따라 추정 컬러토크를 조정하여 최종 컬럼토크를 출력하는 컬럼토크 추정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 조향감지부는, 조향각 센서 및 모터각 센서 중 어느 하나를 통해 조향각을 감지하고, 조향각에 기초하여 조향 각속도를 산출하여 조향상태를 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 컬럼토크 추정부는, 차속과 조향상태에 따른 조향각을 기반으로 복원력을 산출하는 복원력 산출부; 차속을 입력받아 차속에 따른 복원력 게인을 조절하는 차속별 복원력 게인 조절부; 추정 요레이트, 차속, 조향 각속도를 입력받아 조향 각속도의 출력을 각각 보상하기 위한 게인을 조절하는 각속도 게인 조절부; 복원별 산출부에서 산출된 복원력에 대해 차속별 복원력 게인 조절부에서 조절된 게인을 적용하여 복원력을 보상하고, 조향 가속도에 대해 각속도 게인 조절부에서 조절된 게인을 적용하여 보상한 조향 각속도를 보상된 복원력에 적용하여 추정 컬럼토크를 산출하는 컬럼토크 산출부; 및 컬럼토크 산출부에서 산출된 추정 컬럼토크에 대해 측정 요레이트와 추정 요레이트의 차이에 따라 조절하여 최종 컬럼토크를 출력하는 스핀방지 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 복원력 산출부는, 차속과 조향각을 입력받아 차량의 횡활각과 추정 요레이트를 산출하여 복원력을 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 각속도 게인 조절부는, 복원력 산출부로부터 추정 요레이트를 입력받아 요레이트에 따라 조향 각속도를 보상하기 위한 보상게인을 조절하는 요별 각속도 보상게인 조절부; 차속을 입력받아 차속에 따라 조향 각속도를 보상하기 위한 보상게인을 조절하는 차속별 각속도 보상게인 조절부; 및 조향 각속도를 입력받아 조향 각속도에 따라 감쇠시키기 위한 각속도별 출력 디레이팅 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 방법은, 컬럼토크 추정부가 차속과 조향각을 입력받아 복원력을 산출하는 단계; 컬럼토크 추정부가 차속에 따른 복원력 게인을 조절하여 산출된 복원력을 조절하는 단계; 컬럼토크 추정부가 차속과 조향각을 기반으로 산출한 추정 요레이트와 차속과 각속도에 따라 각각 조향 각속도의 출력을 보상하는 단계; 컬럼토크 추정부가 조절된 복원력에 보상된 조향 각속도를 적용하여 컬럼토크를 추정하는 단계; 및 컬럼토크 추정부가 요레이트 센서를 통해 감지된 측정 요레이트와 추정 요레인트의 차이에 따라 추정된 컬럼토크를 보상하여 최종 컬럼토크를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 복원력을 산출하는 단계는, 컬럼토크 추정부가 차속과 조향각을 입력받아 차량의 횡활각과 추정 요레이트를 산출하여 복원력을 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 조향 각속도의 출력을 보상하는 단계는, 컬럼토크 추정부가 추정 요레이트를 입력받아 요레이트에 따라 조향 각속도의 보상게인을 조절하는 단계; 컬럼토크 추정부가 차속을 입력받아 차속에 따라 조향 각속도의 보상게인을 조절하는 단계; 및 컬럼토크 추정부가 조향 각속도에 따라 출력을 감쇠시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 장치 및 그 방법은 전동식 조향장치에서 토크센서에 고장이 발생하더라도 차속, 조향각 및 요레이트를 기반으로 컬럼토크를 추정하여 제공함으로써, 운전자에게 필요한 보조토크를 생성할 수 있어 전동식 조향장치의 안전성 및 강건성을 극대화할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 차속, 조향각 및 요레이트를 기반으로 컬럼토크를 추정하여 제공함으로써, 전동식 조향장치에서 컬럼토크를 이용하는 주변 기능들도 정상적으로 작동되어 보다 자연스러운 조타감을 유지하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 장치 및 그 방법을 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정장치는, 차속감지부(10), 조향감지부(20), 요레이트센서(30) 및 컬럼토크 추정부(40)를 포함할 수 있다.
차속감지부(10)는 차량의 차속을 감지하여 컬럼토크 추정부(40)에 제공할 수 있다.
조향감지부(20)는 운전자의 조향상태를 측정하여 컬럼토크 추정부(40)에 제공할 수 있다.
본 실시예에서 조향감지부(20)는 조향각 센서(미도시)와 모터각 센서(미도시) 중 어느 하나 일 수 있다.
조향각 센서는 운전자가 조향하는 조향휠이 회전하는 조향각을 측정하고, 모터각 센서는 운전자의 조향에 따라 전동식 조향장치의 구동모터(미도시)가 회전하는 모터각을 측정한다.
따라서 본 실시예에서 조향감지부(20)는 운전자의 조향상태를 조향각 센서나 모터각 센서로부터 측정된 결과에 기초하여 기어비를 반영하여 조향각을 감지하고, 조향각에 기초하여 조향 각속도를 산출하여 조향상태를 출력할 수 있다.
요레이트센서(30)는 차량의 기울어진 상태를 감지하여 측정 요레이트를 컬럼토크 추정부(40)에 제공할 수 있다.
컬럼토크 추정부(40)는 차속감지부(10)와 조향감지부(20)로부터 입력된 차속과 조향상태를 기반으로 복원력(Self Aligning Torque)과 추정 요레이트(yaw rate)를 산출하고, 조향 각속도에 대해 추정 요레이트와 차속별로 각속도의 보상게인을 조절하여 컬럼토크를 추정하며, 요레이트센서(30)로부터 입력된 측정 요레이트와 추정 요레이트의 차이에 따라 추정 컬러토크를 조정하여 최종 컬럼토크를 출력할 수 있다.
여기서, 컬럼토크 추정부(40)는 복원력 산출부(420), 차속별 복원력 게인 조절부(410), 각속도 게인 조절부(430), 컬럼토크 산출부(440) 및 스핀방지 처리부(450)를 포함할 수 있다.
복원력 산출부(420)는 차속과 조향상태에 따른 조향각을 입력받아 차량의 동력학 모델을 기반으로 복원력을 산출할 수 있다.
여기서, 복원력 산출부(420)는 차속과 조향각을 입력받아 차량의 횡활각(Side Slip Angle)과 추정 요레이트를 산출하여 복원력을 산출할 수 있다.
즉, 차량의 동력학 모델을 기반으로 차량무게, 차속, 횡활각, 전륜과 후륜의 코너링 강성, 차량의 중심으로부터 전륜과 후륜까지의 거리 및 조향각을 통해 횡활각과 추정 요레이트를 도출하고, 이를 기반으로 좌우 타이어의 횡활각과 코너링 포스가 동일하다고 가정하여 차량의 복원력을 산출할 수 있다.
차속별 복원력 게인 조절부(410)는 차속을 입력받아 차속에 따른 복원력 게인을 조절할 수 있다.
복원력 산출부(420)에서 산출된 복원력은 일반적인 도로 상황에서 실제 운전자가 조타 시 필요한 랙포스(Rack Force)와 패턴 및 크기가 유사하게 된다. 즉, 운전자가 조향할 때 필요한 총 랙포스가 도출될 수 있다.
하지만 이는 운전자가 조타했을 때 필요한 총 랙포스와 유사한 크기이므로, 이를 감안하여 실제 차량의 필요 총 랙포스에서 운전자의 조타력을 감안해 주어야 운전자가 실제로 조타할 때 자연스러운 조향감을 유지할 수 있다.
따라서 차속별 복원력 게인 조절부(410)를 통해 차속 별로 복원력을 조절하여 저속일수록 가볍고, 고속일수록 무겁게 게인을 조절하여 정상적인 조타감과 유사하게 되도록 하는 것이 바람직하다.
각속도 게인 조절부(430)는 추정 요레이트, 차속, 조향 각속도를 입력받아 조향 각속도의 출력을 각각 보상하기 위한 게인을 조절할 수 있다.
조향 각속도를 추정 컬럼토크를 생성하는데 적용할 경우, 운전자가 조타할 때 빠른 응답출력을 얻을 수 있다.
위와 같이 차속과 조향각을 기반으로 복원력을 산출할 경우, 실제 컬럼토크의 위상을 따라가지 못하고 다소 지연되는 경우가 발생하기 때문에 조향 각속도에 대해 출력을 보상하기 위한 게인을 곱한 후 이를 추정된 컬럼토크에 적용함으로써 초기 조타 응답성을 크게 높일 수 있다.
따라서 각속도 게인 조절부(430)는 요(yaw)별 각속도 보상게인 조절부(432), 차속별 각속도 보상게인 조절부(434) 및 각속도별 출력 디레이팅(de-rating) 처리부(436)를 포함하여 각속도의 게인을 조절할 수 있다.
요별 각속도 보상게인 조절부(432)는 복원력 산출부(420)로부터 추정 요레이트를 입력받아 요레이트에 따라 조향 각속도를 보상하기 위한 보상게인을 조절할 수 있다.
차속별 각속도 보상게인 조절부(434)는 차속을 입력받아 차속에 따라 조향 각속도를 보상하기 위한 보상게인을 조절할 수 있다.
각속도별 출력 디레이팅 처리부(436)는 조향 각속도를 입력받아 조향 각속도에 따라 감쇠시킬 수 있다.
조타속도가 빠를 경우 실제로는 구동모터가 약계자 영역으로 들어가 충분한 토크를 생성해 줄 수 없기 때문에 운전자 입장에서는 무거운 조타감을 느끼게 된다. 따라서 차속별 각속도 보상게인 조절부(434)를 통해 속도가 빠를수록 조향각 속도를 저감시킬 수 있도록 보상게인을 조절할 수 있다.
또한, 조향 각속도는 단위를 RPS로 하게 되면 운전자가 조타 가능한 속도는 0 ~ 4RPS 로써, 보상게인을 최대 2.5로 설정할 경우 컬럼토크 센서(미도시)를 통해 측정되는 최대 컬럼토크를 10Nm라고 할 때 이와 대응하여 출력 스케일을 조절할 수 있다.
따라서 각속도 게인 조절부(430)를 통해 차속과 조향 각속도에 따라 테이블을 통해 조절하여 조향감을 조절할 수 있다.
컬럼토크 산출부(440)는 복원별 산출부(420)에서 산출된 복원력에 대해 차속별 복원력 게인 조절부(410)에서 조절된 게인을 적용하여 복원력을 보상하고, 조향 가속도에 대해 각속도 게인 조절부(430)에서 조절된 게인을 적용하여 보상된 조향 각속도를 보상된 복원력에 적용하여 추정 컬럼토크를 산출할 수 있다.
스핀방지 처리부(450)는 컬럼토크 산출부(440)에서 산출된 추정 컬럼토크에 대해 측정 요레이트와 추정 요레이트의 차이에 따라 조절하여 최종 컬럼토크를 출력할 수 있다.
차량에 스핀(spin)이 발생하여 큰 요(yaw)가 발생할 경우 차속과 조향각에 따른 차량의 지오메트리와 동력학 특성과는 다른 동작을 하게 되기 때문에 의도치 않은 큰 보상출력이 출력될 수 있다. 즉, 요레이트센서(30)를 통해 측정한 측정 요레이트를 기반으로 컬럼토크를 추정할 경우, 위와 같이 스핀이 발생하게 되면 큰 보상출력이 출력되어 의도치 않은 셀프 스티어(self steer) 등의 문제가 발생하여 운전자의 안전성 및 조타 이질감이 발생할 수 있다.
본 실시예에서는 복원력을 산출할 때 요레이트센서(30)를 통해 측정된 측정 요레이트에 기초하여 복원력을 산출하지 않고, 차속과 조향각을 기반으로 산출한 추정 요레이트를 적용하여 산출함으로써, 차량이 운전자의 의도와는 다른 상태일 경우 보상출력을 발생시키지 않도록 할 수 있다.
따라서 스핀방지 처리부(450)는 측정 요레이트와 추정 요레이트를 비교하여 설정값 이상 차이가 발생할 경우 차이값에 따라 추정 컬럼토크를 저감시켜 보상할 수 있다.
이와 같이 토크센서에 고장이 발생한 경우 컬럼토크를 추정하여 제공함으로써, 전동식 조향장치의 공진점을 회피 할 수 있는 안정화 필터, 조향감을 조절할 수 있는 부스터 커브 및 응답성을 높여주기 위한 고주파 제어기, 그리고 복원로직, 댐핑 등 전동식 조향장치의 다른 로직들에서 추정된 컬럼토크를 적용할 수 있어 외부 외란에 따른 진동을 저감할 수 있어 보다 더 자연스런 조타감을 유지 할 수 있도록 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 장치에 따르면, 전동식 조향장치에서 토크센서에 고장이 발생하더라도 차속, 조향각 및 요레이트를 기반으로 컬럼토크를 추정하여 제공함으로써, 운전자에게 필요한 보조토크를 생성할 수 있어 전동식 조향장치의 안전성 및 강건성을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라 전동식 조향장치에서 컬럼토크를 이용하는 주변 기능들도 정상적으로 작동되어 보다 자연스러운 조타감을 유지하도록 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정방법은 먼저, 컬럼토크 추정부(40)가 차속과 조향각을 입력받아 차량의 동력학 모델을 기반으로 복원력을 산출한다(S10).
S10 단계에서 컬럼토크 추정부(40)는 차속과 조향각을 입력받아 차량의 횡활각(Side Slip Angle)과 추정 요레이트를 산출하여 복원력을 산출할 수 있다.
즉, 차량의 동력학 모델을 기반으로 차량무게, 차속, 횡활각, 전륜과 후륜의 코너링 강성, 차량의 중심으로부터 전륜과 후륜까지의 거리 및 조향각을 통해 횡활각과 추정 요레이트를 도출하고, 이를 기반으로 좌우 타이어의 횡활각과 코너링 포스가 동일하다고 가정하여 차량의 복원력을 산출할 수 있다.
S10 단계에서 복원력을 산출한 후 컬럼토크 추정부(40)는 차속에 따른 복원력 게인을 조절하여 산출된 복원력을 조절한다(S20).
S10 단계에서 산출된 복원력은 일반적인 도로 상황에서 실제 운전자가 조타 시 필요한 랙포스(Rack Force)와 패턴 및 크기가 유사하게 된다. 즉, 운전자가 조향할 때 필요한 총 랙포스가 도출될 수 있다.
하지만 이는 운전자가 조타했을 때 필요한 총 랙포스와 유사한 크기이므로, 이를 감안하여 실제 차량의 필요 총 랙포스에서 운전자의 조타력을 감안해 주어야 운전자가 실제로 조타할 때 자연스러운 조향감을 유지할 수 있다.
따라서 S20 단계에서 차속 별로 복원력을 조절하여 저속일수록 가볍고, 고속일수록 무겁게 게인을 조절하여 정상적인 조타감과 유사하게 되도록 복원력을 보상한다.
한편, 컬럼토크 추정부(40)는 차속과 조향각을 기반으로 산출한 추정 요레이트와 차속과 각속도에 따라 각각 조향 각속도의 출력을 보상한다(S30).
위와 같이 차속과 조향각을 기반으로 복원력을 산출할 경우, 실제 컬럼토크의 위상을 따라가지 못하고 다소 지연되는 경우가 발생하기 때문에 조향 각속도에 대해 출력을 보상하기 위한 게인을 곱한 후 이를 추정된 컬럼토크에 적용함으로써 초기 조타 응답성을 크게 높일 수 있다.
따라서 S30 단계에서 컬럼토크 추정부(40)는 추정 요레이트에 따라 조향 각속도의 보상게인을 조절하고, 차속에 따라 조향 각속도의 보상게인을 조절하며, 조향 각속도에 따라 출력을 감쇠시킬 수 있다.
S30 단계에서 조향 각속도의 출력을 보상한 후 컬럼토크 추정부(40)는 차속별로 보상된 복원력에 보상된 조향 각속도를 적용하여 컬럼토크를 추정한다(S40).
S40 단계에서 컬럼토크를 추정한 후 컬럼토크 추정부(40)는 요레이트센서(30)를 통해 감지된 측정 요레이트와 추정 요레인트의 차이에 따라 추정된 컬럼토크를 보상하여 최종 컬럼토크를 출력한다(S50).
차량에 스핀(spin)이 발생하여 큰 요(yaw)가 발생할 경우, 차속과 조향각에 따른 차량의 지오메트리와 동력학 특성과는 다른 동작을 하게 되기 때문에 의도치 않은 큰 보상출력이 출력될 수 있다. 즉, 요레이트센서(30)를 통해 측정한 측정 요레이트를 기반으로 컬럼토크를 추정할 경우, 위와 같이 스핀이 발생하게 되면 큰 보상출력이 출력되어 의도치 않은 셀프 스티어(self steer) 등의 문제가 발생하여 운전자의 안전성 및 조타 이질감이 발생할 수 있다.
따라서 본 실시예에서는 복원력을 산출할 때 요레이트센서(30)를 통해 측정된 측정 요레이트에 기초하여 복원력을 산출하지 않고, 차속과 조향각을 기반으로 산출한 추정 요레이트를 적용하여 산출함으로써, 차량이 운전자의 의도와는 다른 상태일 경우 보상출력을 발생시키지 않도록 하고, 측정 요레이트와 추정 요레이트를 비교하여 설정값 이상 차이가 발생할 경우 차이값에 따라 추정 컬럼토크를 저감시켜 보상할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 방법에 따르면, 전동식 조향장치에서 토크센서에 고장이 발생하더라도 차속, 조향각 및 요레이트를 기반으로 컬럼토크를 추정하여 제공함으로써, 운전자에게 필요한 보조토크를 생성할 수 있어 전동식 조향장치의 안전성 및 강건성을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라 전동식 조향장치에서 컬럼토크를 이용하는 주변 기능들도 정상적으로 작동되어 보다 자연스러운 조타감을 유지하도록 할 수 있다.
본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
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.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 차속감지부
20 : 조향감지부
30 : 요레이트센서
40 : 컬럼토크 추정부
410 : 차속별 복원력 게인 조절부
420 : 복원력 산출부
430 : 각속도 게인 조절부
432 : 요별 각속도 보상게인 조절부
434 : 차속별 각속도 보상게인 조절부
436 : 각속도별 출력저감 처리부
440 : 컬럼토크 산출부
450 : 스핀방지 처리부

Claims (8)

  1. 차량의 차속을 감지하는 차속감지부;
    운전자의 조향상태를 감지하는 조향감지부;
    상기 차량의 기울어진 상태를 감지하여 측정 요레이트를 출력하는 요레이트센서; 및
    상기 차속감지부 및 상기 조향감지부로부터 입력된 상기 차속과 상기 조향상태를 기반으로 복원력과 추정 요레이트를 산출하고, 조향 각속도에 대해 추정 요레이트와 차속별로 각속도의 보상게인을 조절하여 컬럼토크를 추정하며, 상기 요레이트센서로부터 입력된 상기 측정 요레이트와 상기 추정 요레이트의 차이에 따라 추정 컬러토크를 조정하여 최종 컬럼토크를 출력하는 컬럼토크 추정부;를 포함하는 것을 특징으로 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 조향감지부는, 조향각 센서 및 모터각 센서 중 어느 하나를 통해 상기 조향각을 감지하고, 상기 조향각에 기초하여 상기 조향 각속도를 산출하여 상기 조향상태를 출력하는 것을 특징으로 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 컬럼토크 추정부는,
    상기 차속과 상기 조향상태에 따른 조향각을 기반으로 상기 복원력을 산출하는 복원력 산출부;
    상기 차속을 입력받아 상기 차속에 따른 복원력 게인을 조절하는 차속별 복원력 게인 조절부;
    상기 추정 요레이트, 상기 차속, 상기 조향 각속도를 입력받아 상기 조향 각속도의 출력을 각각 보상하기 위한 게인을 조절하는 각속도 게인 조절부;
    상기 복원별 산출부에서 산출된 상기 복원력에 대해 상기 차속별 복원력 게인 조절부에서 조절된 게인을 적용하여 상기 복원력을 보상하고, 상기 조향 가속도에 대해 상기 각속도 게인 조절부에서 조절된 게인을 적용하여 보상한 조향 각속도를 보상된 복원력에 적용하여 상기 추정 컬럼토크를 산출하는 컬럼토크 산출부; 및
    상기 컬럼토크 산출부에서 산출된 상기 추정 컬럼토크에 대해 상기 측정 요레이트와 상기 추정 요레이트의 차이에 따라 조절하여 상기 최종 컬럼토크를 출력하는 스핀방지 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 복원력 산출부는, 상기 차속과 상기 조향각을 입력받아 차량의 횡활각과 상기 추정 요레이트를 산출하여 상기 복원력을 산출하는 것을 특징으로 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 장치.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 각속도 게인 조절부는,
    상기 복원력 산출부로부터 상기 추정 요레이트를 입력받아 요레이트에 따라 상기 조향 각속도를 보상하기 위한 보상게인을 조절하는 요별 각속도 보상게인 조절부;
    상기 차속을 입력받아 상기 차속에 따라 상기 조향 각속도를 보상하기 위한 보상게인을 조절하는 차속별 각속도 보상게인 조절부; 및
    상기 조향 각속도를 입력받아 상기 조향 각속도에 따라 감쇠시키기 위한 각속도별 출력 디레이팅 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 장치.
  6. 컬럼토크 추정부가 차속과 조향각을 입력받아 복원력을 산출하는 단계;
    상기 컬럼토크 추정부가 상기 차속에 따른 복원력 게인을 조절하여 산출된 상기 복원력을 조절하는 단계;
    상기 컬럼토크 추정부가 상기 차속과 상기 조향각을 기반으로 산출한 추정 요레이트와 상기 차속과 상기 각속도에 따라 각각 조향 각속도의 출력을 보상하는 단계;
    상기 컬럼토크 추정부가 조절된 복원력에 보상된 조향 각속도를 적용하여 컬럼토크를 추정하는 단계; 및
    상기 컬럼토크 추정부가 요레이트센서를 통해 감지된 측정 요레이트와 상기 추정 요레인트의 차이에 따라 추정된 컬럼토크를 보상하여 최종 컬럼토크를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 복원력을 산출하는 단계는, 상기 컬럼토크 추정부가 상기 차속과 상기 조향각을 입력받아 차량의 횡활각과 상기 추정 요레이트를 산출하여 상기 복원력을 산출하는 것을 특징으로 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 조향 각속도의 출력을 보상하는 단계는,
    상기 컬럼토크 추정부가 상기 추정 요레이트를 입력받아 요레이트에 따라 상기 조향 각속도의 보상게인을 조절하는 단계;
    상기 컬럼토크 추정부가 상기 차속을 입력받아 상기 차속에 따라 상기 조향 각속도의 보상게인을 조절하는 단계; 및
    상기 컬럼토크 추정부가 상기 조향 각속도에 따라 출력을 감쇠시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 방법.
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