KR20230080553A - Sbw 시스템의 조향 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스티어링 휠의 조작에 따라 발생된 조향 토크를 감지하는 조향 반력부, 상기 조향 반력부와 연결되어 상기 조향 반력부로부터 전달되는 조향각 또는 조향 토크에 따라 타이어의 조타가 이루어지게 하는 로드휠 조향부 및 미리 설정된 기준 차속 및 기준 조타 속도에 따라, 선택적으로 상기 조향 반력부에서 감지된 조향 토크를 조향각으로 계산하여 상기 로드휠 조향부로 전달, 조향각에 따른 타이어의 조타가 이루어지도록 제어하거나, 상기 조향 반력부에서 감지된 조향 토크를 상기 로드휠 조향부로 전달, 타이어의 조타를 위한 모터 토크 양이 산출되도록 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

SBW 시스템의 조향 제어 장치{STEERING REPULSIVE POWER CONTROL APPARATUS OF STEER-BY-WIRE SYSTEM}

본 발명은 SBW 시스템의 조향 제어 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 운전 영역 중 빈번하게 발생되는 조향 토크 입력 영역을 기준으로, 조향 제어가 이루어지도록 하는 SBW 시스템의 조향 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량 SBW(Steer-By-Wire) 시스템은 스티어링 휠과 차륜 사이의 스티어링 칼럼이나 유니버셜 조인트 혹은 피니언 샤프트와 같은 기계적인 연결 장치를 제거하는 대신, 모터와 같은 전동기를 이용하여 차량 조향이 이루어지도록 하는 시스템을 말한다.

이러한 시스템은 스티어링 랙 기어와 스티어링 칼럼 사이에 기계적인 연결이 없기 때문에, 운전자가 기존 조향 시스템과 유사한 조향감을 느끼기 위해서는 조향 시 핸들에 설치된 모터에서 적절한 조향 반력을 생성해야 할 필요가 있다.

즉, 기존의 SBW 시스템에서는 SBW의 상위단 제어기인 SFA(Steering Feedback Actuator)를 통해 조향 반력 토크를 생성하여, 스티어링 휠을 잡고 있는 운전자가 조향 반력을 느낄 수 있도록 한다.

여기서, SBW 시스템은 스티어링 휠과, 상기 스티어링 휠의 일측에 설치되어 스티어링 휠의 회전에 따른 반력 토크를 제공하는 모터, 조향축을 직선 이동시켜 조향 작용을 행하는 기어박스, 스티어링 휠의 회전에 따른 토크 변화 및 조타각 그리고 차속을 검출하는 조향각 센서를 포함한 복수의 센서, 센서로부터 인가되는 전기신호에 따라 기어박스 및 반력 모터를 작동시키는 전자 제어 장치(Electronic Control Unit, ECU)로 구성된다.

여기서, 모터의 경우, 스티어링 휠과 연결되어 스티어링 휠의 회전과는 반대 방향의 힘을 발생시켜 운전자에게 적절한 조향감을 부여하고, 기어 박스는 양측 조향 바퀴와 연결되는 조향축과 연결되어 조향축을 직선 이동시키도록 구성된다.

이와 같은 구조에 따르면, 종래의 SFA 시스템을 구현하기 위하여 모터, 전자 제어 장치, 조향각 센서가 필요하며, 또한 시스템의 리던던시(redundancy) 만족을 위하여 모터, 전자 제어 장치, 조향각 센서가 복수개로 필요하기 때문에, 재료비 상승이 불가피한 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 조향휠을 구성하는 토션바의 비틀림 각도에 따라 발생된 조향 토크가 입력되면, 차속에 따라 조향 반력 장치(Steering Feedback Actuator)를 통해 조향 토크를 조향각으로 계산, 계산된 조향각을 로드휠 조향 장치(Road-wheel Steering Actuator)로 전달하여 조향 제어가 이루어지게 하거나, 또는 조향 반력 장치에서 전달되는 조향 토크에 모터 토크를 더하여 산출된 모터 토크 양을 통해 로드휠 조향 장치의 조향 제어가 수행되게 함으로써, 조타감을 향상시킴과 동시에, 수방 안정성을 확보할 수 있는 SBW 시스템의 조향 제어 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치는 스티어링 휠의 조작에 따라 발생된 조향 토크를 감지하는 조향 반력부, 상기 조향 반력부와 연결되어 상기 조향 반력부로부터 전달되는 조향 토크에 따라 타이어의 조타가 이루어지게 하는 로드휠 조향부 및 상기 조향 반력부에서 감지된 조향 토크를 조향각으로 계산하여 상기 로드휠 조향부로 전달, 조향각에 따른 타이어의 조타가 이루어지도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 조향 반력부는 상기 스티어링 휠과 연결되며, 비틀림 변위를 측정하는 토션바 및 상기 토션바가 내부에 삽입되고, 상기 토션바의 비틀리도록 입력되는 회전 각도에 대응하며 조향 토크를 출력하는 토션 센서를 구비한다.

그리고, 상기 제어부는 상기 조향 반력부를 통해 감지된 조향 토크를 복수의 조향 보조 모듈에 적용, 조향 토크의 가공이 이루어지게 제어하고, 가공된 조향 토크를 미리 설정된 조향각 생성 모듈에 적용하여 상기 로드휠 조향부로 전달되기 위한 조향각이 산출되도록 한다.

또한, 상기 조향각 생성 모듈은 조향 토크의 증가에 따라 비례하게 조향각이 증가하는 제1모듈, 조향 토크의 증가에 따라 조향각의 증가 비율이 점진적으로 증가하는 제2모듈 및 조향 토크의 증가에 따라 조향각의 증가 비율이 점진적으로 감소하는 제3모듈을 구비하며, 상기 제어부는 상기 제1모듈 내지 상기 제3모듈 중 적어도 어느 하나의 조향각 생성 모듈이 선택됨에 따라, 입력된 조향 토크에 대한 서로 다른 조향각이 산출되도록 제어한다.

이러한 상기 조향 보조 모듈은 히스테리시스 생성 모듈, 댐핑력 생성 모듈, 복원력 생성 모듈 중 적어도 어느 하나 이상을 포함한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치는 스티어링 휠의 조작에 따라 발생된 조향 토크를 감지하는 조향 반력부, 상기 조향 반력부와 연결되어 상기 조향 반력부로부터 전달되는 조향 토크에 따라 타이어의 조타가 이루어지게 하는 로드휠 조향부 및 상기 조향 반력부에서 감지된 조향 토크를 상기 로드휠 조향부로 전달하여, 타이어의 조타를 위한 모터 토크 양이 산출되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 조향 반력부는 상기 스티어링 휠과 연결되며, 비틀림 변위를 측정하는 토션바 및 상기 토션바가 내부에 삽입되고, 상기 토션바의 비틀리도록 입력되는 회전 각도에 대응하며 조향 토크를 출력하는 토션 센서를 구비한다.

그리고, 상기 제어부는 상기 조향 반력부에서 감지되어 상기 로드휠 조향부로 전달된 조향 토크를 미리 설정된 조향 토크 생성 모듈에 적용, 조향 토크의 가공이 이루어지게 제어하되, 가공된 조향 토크를 복수의 조향 보조 모듈에 함께 적용하여 모터 토크 양이 산출되도록 한다.

또한, 상기 조향토크 생성 모듈은 조향 토크의 증가에 따라 비례하게 모터 토크가 증가하는 제1모듈, 조향 토크의 증가에 따라 모터 토크의 증가 비율이 점진적으로 증가하는 제2모듈 및 조향 토크의 증가에 따라 모터 토크의 증가 비율이 점진적으로 감소하는 제3모듈을 구비하며, 상기 제어부는 상기 제1모듈 내지 상기 제3모듈 중 적어도 어느 하나의 조향토크 생성 모듈이 선택됨에 따라, 입력된 조향 토크에 대한 서로 다른 모터 토크가 산출되도록 제어한다.

이러한 상기 조향 보조 모듈은 히스테리시스 생성 모듈, 댐핑력 생성 모듈, 복원력 생성 모듈 중 적어도 어느 하나 이상을 포함한다.

본 발명은, 조향휠을 구성하는 토션바의 비틀림 각도에 따라 발생된 조향 토크가 입력되면, 차속에 따라 조향 반력 장치(Steering Feedback Actuator)를 통해 조향 토크를 조향각으로 계산, 계산된 조향각을 로드휠 조향 장치(Road-wheel Steering Actuator)로 전달하여 조향 제어가 이루어지게 하거나, 또는 조향 반력 장치에서 전달되는 조향 토크에 모터 토크를 더하여 산출된 모터 토크 양을 통해 로드휠 조향 장치의 조향 제어가 수행되게 함으로써, 조타감을 향상시킴과 동시에, 수방 안정성을 확보할 수 있는 효과를 갖는다.

그리고, 본 발명은 종래의 SBW 시스템에 포함된 복수의 모터와 조향각 센서 등의 삭제가 가능하기 때문에, 구조의 단순화를 이룰 수 있으며, 그에 따른 재료비 절감을 가능하게 하는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 종래의 SBW 시스템에 포함된 모터를 통한 어시스트가 아닌, 토션바의 강성으로 조향 토크를 발생시키는 힘을 구현하기 때문에, 조향 토크의 입력에 따른 한계가 없으며, 그에 따라 조향 어시스트를 위한 모터의 용량 확보를 위한 재료비의 상승을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치의 구조를 보여주기 위한 도면이다.
도 2 는 종래의 SBW 시스템에 대한 조향 반력 장치 및 로드휠 조향 장치의 연결을 보여주기 위한 도면이다.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치에 대한 조향 반력부를 보여주기 위한 도면이다.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치에 대한 조향 반력부 및 로드휠 조향부의 제어를 보여주기 위한 도면이다.
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치에 대한 제어부의 제1실시예를 보여주기 위한 도면이다.
도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치에 대한 제어부의 제1실시예에서 제1모듈 내지 제3모듈을 보여주기 위한 도면이다.
도 7 은 본 발명의 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치에 대한 제어부의 제1실시예에서 조향각 생성 모듈을 보여주기 위한 도면이다.
도 8 은 본 발명의 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치에 대한 제어부의 제2실시예를 보여주기 위한 도면이다.
도 9 는 본 발명의 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치에 대한 제어부의 제2실시예에서 제1모듈 내지 제3모듈을 보여주기 위한 도면이다.
도 10 은 본 발명의 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치에 대한 제어부의 제2실시예에서 조향 토크 생성 모듈을 보여주기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에 개시되는 실시 예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치의 구조를 보여주기 위한 도면이고, 도 2 는 종래의 SBW 시스템에 대한 조향 반력 장치 및 로드휠 조향 장치의 연결을 보여주기 위한 도면이다.

그리고, 도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치에 대한 조향 반력부를 보여주기 위한 도면이고, 도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치에 대한 조향 반력부 및 로드휠 조향부의 제어를 보여주기 위한 도면이며, 도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치에 대한 제어부의 제1실시예를 보여주기 위한 도면이다.

또한, 도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치에 대한 제어부의 제1실시예에서 제1모듈 내지 제3모듈을 보여주기 위한 도면이고, 도 7 은 본 발명의 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치에 대한 제어부의 제1실시예에서 조향각 생성 모듈을 보여주기 위한 도면이며, 도 8 은 본 발명의 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치에 대한 제어부의 제2실시예를 보여주기 위한 도면이다.

또한, 도 9 는 본 발명의 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치에 대한 제어부의 제2실시예에서 제1모듈 내지 제3모듈을 보여주기 위한 도면이고, 도 10 은 본 발명의 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치에 대한 제어부의 제2실시예에서 조향 토크 생성 모듈을 보여주기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치는 조향 반력부(100), 로드휠 조향부(200) 및 제어부(300)를 포함한다.

조향 반력부(100)는 운전자로부터 토크 입력을 전달받는 스티어링 휠(110)이 조작됨에 따라, 조작 시 발생된 조향 토크를 감지한다.

이러한 조향 반력부(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 토션바(120) 및 토션 센서(130)를 구비한다.

토션바(120)는 스티어링 휠(110)과 연결되며, 스티어링 휠(110)이 회전됨에 따라 그 비틀림 변위를 측정한다.

또한, 토션 센서(130)는 토션바(120)가 내부에 삽입되고, 토션바의 비틀리게 입력되는 회전 각도에 대응하며 조향 토크를 출력한다.

여기서, 토션바(120)의 회전각은 종래의 조향각 기반 구조와 다르게, 회전이 많이 이루어지지 않으며, 더 바람직하게는 토션바(120)에 의해 토션 센서(130)에서 조향 토크를 받는 정도만의 회전이 이루어질 수 있다.

일례로, 최대 운전자에게 전달하는 토크가 30Nm 이고, 토션바(120)의 토션바 상수가 5 Nm/deg 이면, ㅁ 6ㅀ 만 회전하게 되며, 따라서 회전과 관련된 종래의 SBW 시스템에 포함된 조향각 센서 및 회전을 위한 베어링 등의 삭제가 가능할 수 있고, 그에 따라 구조적 축소가 가능하기 때문에, 예를 들어 회전 노브 등과 같은 형상의 구조로 변형이 가능할 수 있다.

즉, 종래에는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 조향 반력 장치(Steering Feedback Actuator, SFA) 구성으로, 모터(1), 감속 기어(2), 제어유닛(ECU), 조향각 센서(3)가 필수적이며, 이러한 구성을 포함한 종래의 SBW 시스템은 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 먼저 운전자가 조향 반력 장치(SFA)로 조향각 또는 조향 토크의 명령을 주고, 반대로 운전자는 조향토크 또는 조향각으로 아웃풋을 받는다.

이때, 조향 반력 장치(SFA)의 경우, 로드휠 조향 장치(Road-wheel Steering Actuator, RSA)에게 조향각의 명령을 전달하고, 로드휠 조향 장치(RSA)로부터 현재 타이어각의 위치를 전달 받으며, 이후 로드휠 조향 장치(RSA)는 타이어(노면)에게 조향각을 주고 타이어(노면)로부터 힘을 받도록 구성되기 때문에, 결국 종래의 SBW 시스템은 조향각 및 조향 토크를 모두 만족시키기 위한 구성을 포함하므로, 구조적 측면에서 볼 때, 구성이 많아질 수 밖에 없고, 구조적으로 복잡해질 수 밖에 없다.

결과적으로, 본 실시예에서는 운전 영역 중 자주 발생되는 토크 입력 영역을 기준으로, 더 자세하게는 운전자가 조향 토크로 조향각을 입력하고, 조향각을 조향 반력 장치로부터 전달받아 조향각 조정이 이루어지는(도 2의 (b) 참조), 다시 말해 운전자로부터 입력되는 조향 토크를 기준으로 설계가 이루어지도록 함으로써, 조향 토크만 발생시키면 되므로, 별도의 회전축이 필요하지 않으며, 그에 따라 종래의 구조에서 모터(1)와 스티어링 휠의 회전 구조 삭제가 가능할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 스티어링 휠(110)의 조작에 따른 조향 토크를 조향 반력부(100)로 전달하면, 조향 반력부(100)는 로드휠 조향부(200)에 운전자의 조향 토크 또는 조향각을 계산하여 전달하고, 그 신호를 기반으로 로드휠 조향부(200)는 타이어를 조타함과 함께, 해당되는 조향각을 조향 반력부(100) 및 조향각 표시 장치(400)로 전달하도록 한다.

상기와 같이 로드휠 조향부(200)가 조향 반력부(100)로부터 전달받는 신호의 종류에 따라, 조향 반력부(100)에서 감지된 조향 토크를 조향각으로 계산하여 로드휠 조향부(200)로 전달, 계산된 조향각에 따른 타이어의 조타가 이루어지게 하거나(제1제어), 조향 반력부(100)에서 감지된 조향 토크를 로드휠 조향부(200)로 전달, 조향 토크를 기반으로 타이어의 조타를 위한 모터 토크의 양이 산출되도록 제어함으로써(제2제어), 선택적으로 조향 제어 방식이 다르게 결정될 수 있다.

다시 말해, 제어부(300)는 도 5에 도시된 바와 같이, 조향 반력부(100)에서 토션바(110) 및 토션 센서(120)를 통해 감지된 토크를 조향각으로 계산하여 로드휠 조향부(200)로 전달, 조향각에 따른 타이어의 조타가 이루어지게 제어한다.

여기서, 제어부(300)는 조향 반력부(100)를 통해 감지된 조향 토크를 복수의 조향 보조 모듈에 적용, 조향 토크의 가공이 이루어지게 제어하고, 가공된 조향 토크를 미리 설정된 조향각 생성 모듈에 적용하여 로드휠 조향부(200)로 전달되기 위한 조향각이 산출되도록 한다.

더 자세하게는, 제어부(300)는 히스테리시스 생성 모듈, 댐핑력 생성 모듈, 복원력 생성 모듈로 이루어진 복수의 조향 보조 모듈에 운전자의 조향 토크를 입력, 운전자가 스티어링 휠(110)의 조작 시, 가상의 조향 토크를 느낄 수 있도록 조향각 생성 모듈에 입력되기 전의 운전자의 조향 토크에, 복수의 조향 보조 모듈 각각에 입력하여 산출된 조향 토크의 값을 더하거나, 감하여 조향각 생성 모듈에 입력되기 위한 조향 토크의 값으로 생성되게 한다.

도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 조향각 생성 모듈은 조향 토크의 증가에 따라 비례하게 조향각이 증가하는 제1모듈, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 조향 토크의 증가에 따라 조향각의 증가 비율이 점진적으로 증가하는 제2모듈 및 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 조향 토크의 증가에 따라 조향각의 증가 비율이 점진적으로 감소하는 제3모듈로 이루어질 수 있다.

이때, 제어부(300)는 운전자로부터 제1모듈 내지 제3모듈 중 적어도 어느 하나의 조향각 생성 모듈이 선택됨에 따라, 입력된 조향 토크에 대한 서로 다른 조향각이 산출, 다시 말해 도 7에 도시된 바와 같이, 통상 조향각 생성 모듈은 기본적으로 차속이 증대하면 차량의 안정성 확보를 위해, 동일한 조향 토크 대비 조향각이 감소하도록 이루어지는데, 이를 운전자의 요청에 따라 제1모듈 내지 제3모듈 중 어느 하나로 대체하여, 해당되는 특성으로 가공된 조향각이 산출되도록 제어한다.

그리고, 가상의 조향 토크를 느낄 수 있도록 하는 복수의 조향 보조 모듈 중, 히스테리시스 모듈은 코너링에서 조타 유지 시, 토크 변화에 따른 조향각 변화가 없도록 도와주는 모듈로서, 튜닝에 의해 히스테리시스의 폭이 설정될 수 있다.

일례로, 이와 같이 설정된 히스테리시스 폭이 클수록 운전자의 토크 변화에 조향각이 변화하지 않는데, 이는 직진 주행이나, 코너링 시 운전자에게 안전감을 줄 수는 있으나, 그 폭이 과도하게 클 경우, 조향 토크의 방향 전환 시 운전자는 조향각의 딜레이를 느낄 수 있으므로, 적당한 밸런스를 유지하게 설정되는 것이 바람직하다.

또한, 복수의 조향 보조 모듈 중, 댐핑력 생성 모듈은 입력되는 조향 토크가 수방안정성 등의 개선을 위해 가상의 댐핑력이 존재하는 것처럼 제어되게 도와주는 모듈이며, 이외에도 복원력 생성 모듈 등이 개시되어 있으나, 이러한 복수의 조향 보조 모듈은 어느 하나의 실시예에 해당하는 것일 뿐 정해진 것은 아니며, 또 다른 종류의 조향 보조 모듈이 적용되어 입력되는 조향 토크에 대한 튜닝이 이루어지게 할 수 있다.

결국, 상기와 같은 방식으로 조향 반력부(100)에서 산출된 조향각을 로드휠 조향부(200)로 전달하여 조향각에 따른 타이어의 조타가 이루어지게 제어함으로써, 종래의 SBW 시스템에서 모터 및 베어링 등의 회전구조가 삭제되었음에도, 조타감을 조타감을 향상시킴과 동시에, 수방 안정성을 확보할 수 있다.

한편, 제어부(300)는 도 8에 도시된 바와 같이, 조향 반력부(100)의 토션바(110) 및 토션 센서(120)를 통해 감지된 조향 토크를 그대로 로드휠 조향부(200)로 전달, 타이어의 조타를 위한 모터 토크 양이 산출되도록 제어한다.

즉, 제어부(300)는 토션바(110) 및 토션 센서(120)를 통해 측정 및 출력되어 로드휠 조향부(200)로 전달된 조향 토크를 미리 설정된 조향 토크 생성 모듈에 적용하여, 조향 토크의 가공이 이루어지게 제어하되, 가공된 조향 토크를 복수의 조향 보조 모듈에 함께 적용하여 모터 토크 양이 산출되게 하며, 결과적으로 조향 토크 생성 모듈을 통해 사용자가 발생시키는 조향 토크에 따른 모터 토크를 산출하고, 이러한 모터 토크에 복수의 조향 보조 모듈을 통해 산출된 조향 토크(어시스트)를 더하여 그 모터 토크 양으로 타이어의 회전이 이루어지도록 제어한다.

여기서, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 조향 토크 생성 모듈은 조향 토크의 증가에 따라 비례하게 조향 제어에 사용되는 목표 모터 토크가 증가하는 제1모듈, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 조향 토크의 증가에 따라 목표 모터 토크의 증가 비율이 점진적으로 증가하는 제2모듈 및 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이, 조향 토크의 증가에 따라 목표 모터 토크의 증가 비율이 점진적으로 감소하는 제3모듈로 이루어질 수 있다.

이때, 제어부(300)는 운전자로부터 제1모듈 내지 제3모듈 중 적어도 어느 하나의 조향 토크 생성 모듈이 선택됨에 따라, 입력된 조향 토크에 대한 서로 다른 모터 토크가 산출, 다시 말해 도 10에 도시된 바와 같이, 통상 차속이 증대하면 차량의 안정성 확보를 위해, 동일한 조향 토크 대비 목표 토크가 감소하도록 이루어지는데, 이를 운전자의 요청에 따라 제1모듈 내지 제3모듈 중 어느 하나로 대체하여, 해당되는 특성으로 가공된 모터 토크가 산출되도록 제어한다.

여기서, 조향 토크 생성 모듈을 통해 산출된 모터 토크에, 복수의 조향 보조 모듈에서 산출된 조향 토크가 연산되게 함에 있어서는, 일례로 조향 보조 모듈에 해당하는 히스테리시스 모듈, 댐핑력 생성 모듈, 복원력 생성 모듈 등을 이용하여 어시스트를 위한 모터 토크가 생성되면, 이를 조향 토크 생성 모듈을 통해 산출된 모터 토크에 함께 연산되도록 함으로써, 해당 모터 토크 양으로 조향이 이루어지게 한다.

여기서, 히스테리시스 모듈, 댐핑력 생성 모듈, 복원력 생성 모듈은 전술된 실시예와 동일하고, 또한 복수의 조향 보조 모듈은 어느 하나의 실시예에 해당하는 것일 뿐 정해진 것은 아니며, 또 다른 종류의 조향 보조 모듈이 적용되어 입력되는 모터 토크에 대한 어시스트가 이루어지게 할 수 있다.

본 발명은, 조향휠을 구성하는 토션바의 비틀림 각도에 따라 발생된 조향 토크가 입력되면, 차속에 따라 조향 반력 장치(Steering Feedback Actuator)를 통해 조향 토크를 조향각으로 계산, 계산된 조향각을 로드휠 조향 장치(Road-wheel Steering Actuator)로 전달하여 조향 제어가 이루어지게 하거나, 또는 조향 반력 장치에서 전달되는 조향 토크에 모터 토크를 더하여 산출된 모터 토크 양을 통해 로드휠 조향 장치의 조향 제어가 수행되게 함으로써, 조타감을 향상시킴과 동시에, 수방 안정성을 확보할 수 있는 효과를 갖는다.

그리고, 본 발명은 종래의 SBW 시스템에 포함된 복수의 모터와 조향각 센서 등의 삭제가 가능하기 때문에, 구조의 단순화를 이룰 수 있으며, 그에 따른 재료비 절감을 가능하게 하는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 종래의 SBW 시스템에 포함된 모터를 통한 어시스트가 아닌, 토션바의 강성으로 조향 토크를 발생시키는 힘을 구현하기 때문에, 조향 토크의 입력에 따른 한계가 없으며, 그에 따라 조향 어시스트를 위한 모터의 용량 확보를 위한 재료비의 상승을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

이상의 본 발명은 도면에 도시된 실시 예(들)를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 상기 설명된 실시예(들)의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해여야 할 것이다.

100 : 조향 반력부 110 : 스티어링 휠
120 : 토션바 130 : 토션 센서
200 : 로드휠 조향부 300 : 제어부
400 : 조향각 표시부

Claims (10)

1. 스티어링 휠의 조작에 따라 발생된 조향 토크를 감지하는 조향 반력부;
   상기 조향 반력부와 연결되어 상기 조향 반력부로부터 전달되는 조향 토크에 따라 타이어의 조타가 이루어지게 하는 로드휠 조향부; 및
   상기 조향 반력부에서 감지된 조향 토크를 조향각으로 계산하여 상기 로드휠 조향부로 전달, 조향각에 따른 타이어의 조타가 이루어지도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 조향 반력부는,
   상기 스티어링 휠과 연결되며, 비틀림 변위를 측정하는 토션바; 및
   상기 토션바가 내부에 삽입되고, 상기 토션바의 비틀리도록 입력되는 회전 각도에 대응하며 조향 토크를 출력하는 토션 센서;를 구비하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 조향 반력부를 통해 감지된 조향 토크를 복수의 조향 보조 모듈에 적용, 조향 토크의 가공이 이루어지게 제어하고, 가공된 조향 토크를 미리 설정된 조향각 생성 모듈에 적용하여 상기 로드휠 조향부로 전달되기 위한 조향각이 산출되도록 하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 조향각 생성 모듈은,
   조향 토크의 증가에 따라 비례하게 조향각이 증가하는 제1모듈, 조향 토크의 증가에 따라 조향각의 증가 비율이 점진적으로 증가하는 제2모듈 및 조향 토크의 증가에 따라 조향각의 증가 비율이 점진적으로 감소하는 제3모듈을 구비하며,
   상기 제어부는, 상기 제1모듈 내지 상기 제3모듈 중 적어도 어느 하나의 조향각 생성 모듈이 선택됨에 따라, 입력된 조향 토크에 대한 서로 다른 조향각이 산출되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 장치.
   
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 조향 보조 모듈은,
   히스테리시스 생성 모듈, 댐핑력 생성 모듈, 복원력 생성 모듈 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 장치.
   
6. 스티어링 휠의 조작에 따라 발생된 조향 토크를 감지하는 조향 반력부;
   상기 조향 반력부와 연결되어 상기 조향 반력부로부터 전달되는 조향 토크에 따라 타이어의 조타가 이루어지게 하는 로드휠 조향부; 및
   상기 조향 반력부에서 감지된 조향 토크를 상기 로드휠 조향부로 전달하여, 타이어의 조타를 위한 모터 토크 양이 산출되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 조향 반력부는,
   상기 스티어링 휠과 연결되며, 비틀림 변위를 측정하는 토션바; 및
   상기 토션바가 내부에 삽입되고, 상기 토션바의 비틀리도록 입력되는 회전 각도에 대응하며 조향 토크를 출력하는 토션 센서;를 구비하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 장치.
   
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 조향 반력부에서 감지되어 상기 로드휠 조향부로 전달된 조향 토크를 미리 설정된 조향 토크 생성 모듈에 적용, 조향 토크의 가공이 이루어지게 제어하되, 가공된 조향 토크를 복수의 조향 보조 모듈에 함께 적용하여 모터 토크 양이 산출되도록 하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 장치.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 조향토크 생성 모듈은,
   조향 토크의 증가에 따라 비례하게 모터 토크가 증가하는 제1모듈, 조향 토크의 증가에 따라 모터 토크의 증가 비율이 점진적으로 증가하는 제2모듈 및 조향 토크의 증가에 따라 모터 토크의 증가 비율이 점진적으로 감소하는 제3모듈을 구비하며,
   상기 제어부는, 상기 제1모듈 내지 상기 제3모듈 중 적어도 어느 하나의 조향토크 생성 모듈이 선택됨에 따라, 입력된 조향 토크에 대한 서로 다른 모터 토크가 산출되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 장치.
   
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 조향 보조 모듈은,
    히스테리시스 생성 모듈, 댐핑력 생성 모듈, 복원력 생성 모듈 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 장치.

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