WO2020166839A1 - 조향 제어 장치 및 조향 제어 방법 - Google Patents

조향 제어 장치 및 조향 제어 방법 Download PDF

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WO2020166839A1
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steering
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command
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김태식
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주식회사 만도
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    • B60Y2400/30—Sensors
    • B60Y2400/302—Temperature sensors

Definitions

  • the present disclosure relates to a steering control apparatus and a steering control method. Specifically, the present disclosure relates to a technology for preventing overheating of an apparatus for controlling steering by limiting the current supplied by the battery.
  • EPS basically calculates a command current for driving a motor by using information on a steering angle or torque generated by the rotation of the steering wheel, and steers the wheel by the output of the motor generated by applying the command current to the motor.
  • the command current applied to the motor must also increase.
  • the magnitude of the current supplied from the battery also increases.
  • the internal temperature of a component or device included in the EPS may be overheated, and thus, there is a concern that the component or device may be damaged.
  • the present disclosure is to provide a steering control device and a steering control method that efficiently use energy by preventing excessive supply of a battery supply current.
  • the present disclosure provides a command current calculation unit for calculating a first command current based on the sensed steering information of a steering wheel, and an internal resistance calculation unit based on the sensed internal temperature.
  • a resistance calculation unit, a supply current estimating unit for estimating a supply current of the battery based on the input battery supply voltage, a first command current, and internal resistance, and a supply current and a preset reference current are compared, and the supply current is the reference current If greater, there is provided a steering control device including a command current applying unit that changes the first command current to the second command current and applies the second command current to the steering motor.
  • the present disclosure provides a command current calculation step of calculating a first command current based on the sensed steering information of a steering wheel, a resistance calculation step of calculating an internal resistance based on the sensed internal temperature, and an input battery
  • the supply current estimation step of estimating the supply current of the battery based on the supply voltage of the first command current and the internal resistance, and comparing the supply current with a preset reference current, and if the supply current is greater than the reference current, the first command current is It provides a steering control method including the step of applying a command current of changing to a second command current and applying the second command current to a steering motor.
  • the present disclosure can provide a steering control device and a steering control method that efficiently use energy by preventing excessive supply of a battery supply current.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a steering control system according to the present disclosure.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a steering control apparatus according to the present disclosure.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a steering control method according to the present disclosure.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an embodiment of changing a command current according to the present disclosure.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating another embodiment of changing a command current according to the present disclosure.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating another embodiment of changing the command current according to the present disclosure.
  • FIG. 7 is a graph schematically showing a relationship between a rotation speed of a steering motor and a supply current of a battery for each command current according to the present disclosure.
  • FIG. 8 is a graph schematically showing a relationship between a rotation speed of a steering motor and a steering torque for each command current according to the present disclosure.
  • first, second, A, B, (a) and (b) may be used. These terms are only for distinguishing the component from other components, and the nature, order, order, or number of the component is not limited by the term.
  • temporal predecessor relationship such as "after”, “after”, “after”, “before”, etc.
  • temporal predecessor relationship such as "after”, “after”, “after”, “before”, etc.
  • a case where a flow forward and backward relationship is described may also include a case that is not continuous unless “direct” or "direct” is used.
  • the numerical value or its corresponding information is related to various factors (e.g., process factors, internal or external impact, etc.) It can be interpreted as including an error range that may be caused by noise, etc.).
  • FIG. 1 is a block diagram for describing a steering control system 10 according to the present disclosure.
  • the steering control system 10 includes a battery 100, a steering control device 200, a steering angle sensor 300, a temperature sensor 400, a steering motor 500, and the like. It may include.
  • the battery 100 supplies a supply current and a supply voltage to each of the components to perform the operation of the steering control system 10.
  • the battery 100 supplies a supply current and a supply voltage to the steering control device 200.
  • the supply current and the supply voltage mean the current and voltage applied from the battery, and may be a direct current (DC) value.
  • the steering control device 200 may output a command current to the steering motor 500 to provide a steering assist force for steering of the vehicle. Specifically, when the driver manipulates the steering wheel (not shown), the steering control device 200 calculates a command current using the steering information of the steering wheel generated by the driver, and calculates the calculated command current by the steering motor 500 ) Can be applied.
  • the command current may mean a current applied to the steering motor 500.
  • the command current may be alternating current, and the command current, which is alternating current, may be expressed as a root mean square (RMS) or an instantaneous value.
  • RMS root mean square
  • the steering control apparatus 200 may receive feedback information on the output of the steering motor 500.
  • the steering control device 200 may be implemented as an electronic control device such as, for example, an ECU (Electronic Controller Unit), wherein the ECU is a microcontroller unit (MCU), an inverter, and a printed circuit board (PCB). And the like. However, it is not limited thereto.
  • ECU Electronic Controller Unit
  • MCU microcontroller unit
  • PCB printed circuit board
  • the steering angle sensor 300 may sense a steering angle generated by rotation of a steering wheel (not shown), generate an electric signal indicating steering angle information, and output to the steering control device 200.
  • the temperature sensor 400 senses the internal temperature of the steering control system 10 or the internal temperature of each of the components included in the steering control system 10, and generates an electrical signal indicating internal temperature information to generate the steering control device 200. ) Can be printed.
  • the temperature sensor 400 detects the internal temperature of the steering control device 200 and inputs internal temperature information to the steering control device 200.
  • the internal temperature may be divided into the internal temperature of the steering control device 200 and the internal temperature of the steering motor 500 described above.
  • the internal temperature of the steering motor 500 may be estimated by the internal temperature of the steering control device 200 sensed by the temperature sensor 400.
  • the internal temperature of the steering motor 500 may be estimated by interlocking with the change of the internal temperature of the steering control device 200 at a predetermined ratio. For example, when the internal temperature of the steering control apparatus 200 increases by 1 degree, it may be estimated that the internal temperature of the steering motor 500 increases by 0.5 degrees or 2 degrees.
  • the interlocking ratio between the internal temperature of the steering control device 200 and the internal temperature of the steering motor 500 may be preset to a value determined through an experiment.
  • the temperature coefficient, space, temperature change rate, etc. of elements constituting the steering control device 200 and the steering motor 500 may be considered. That is, the linkage ratio between the internal temperature of the steering control device 200 and the internal temperature of the steering motor 500 is preset to a value calculated through an experiment, so that the characteristics of the steering control system may be reflected.
  • the internal temperature means one or more of the internal temperature of the steering control device 200 and the internal temperature of the steering motor 500 can do. That is, according to the present disclosure below, in calculating the internal resistance based on the internal temperature, and calculating the command current based thereon, only the steering control device 200 may be considered, or only the steering motor 500 may be considered. . Alternatively, the steering control device 200 and the steering motor 500 are each calculated in consideration of both, and the command current may be calculated according to a preset ratio or influence.
  • the steering motor 500 may be driven to receive a command current from the steering control device 200 and generate an output corresponding to the command current.
  • the output of the steering motor 500 may mean a steering torque, a rotation speed, or a combination thereof.
  • the steering motor 500 is driven to receive a command current and generate a steering torque and rotation speed corresponding to the command current.
  • the rack bar moves linearly due to the driving of the steering motor 500, and the knuckle arm and the wheel coupled with the rack bar are also steered by the linear motion of the rack bar.
  • the steering control system 10 includes a yaw rate sensor, a first torque sensor that detects a reaction torque of a reaction force motor, a second torque sensor that detects a steering torque of a steering motor, and a steering motor. It may include a rotation speed sensor to detect the rotation speed of the.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a steering control apparatus 200 according to the present disclosure.
  • the steering control device 200 includes a command current calculation unit 210, a resistance calculation unit 220, a supply current estimation unit 230, a command current application unit 240, and the like. It may include.
  • the command current calculation unit 210 may calculate the first command current based on the sensed steering information of the steering wheel.
  • the steering information of the steering wheel may mean information on a steering angle and torque generated by a driver manipulating the steering wheel.
  • the first command current may be a current calculated through a preset calculation algorithm using steering information of the steering wheel. Further, the first command current may be a current applied to the steering motor 500 when the supply current of the battery 100 satisfies a certain condition.
  • the steering angle sensor 300 detects a steering angle generated by a steering wheel and inputs steering angle information to the steering control device 200, and the command current calculation unit 210 receives the steering angle of the received steering wheel.
  • the first command current is calculated using the information.
  • the resistance calculator 220 may calculate the internal resistance based on the sensed internal temperature. For example, when the internal temperature increases, the internal resistance may increase according to device characteristics. The increase value may be checked by a preset lookup table or may be calculated by a preset calculation formula.
  • the sensed internal temperature may be the internal temperature of the steering control system 10 or the internal temperature of the steering control device 200 as described above. However, it is not limited thereto.
  • the internal resistance may be the resistance of the steering control system 10 and may mean the resistance of the steering control device 200.
  • the resistance of the steering control system 10 is the inside of the steering control device 200 described above. It may be used to include both a resistance and an internal resistance of the steering motor 500.
  • the temperature sensor 400 senses the internal temperature of the steering control device 200 and inputs internal temperature information to the steering control device 200, and the resistance calculation unit 220 controls the steering.
  • the internal resistance may be calculated based on the internal temperature of the device 200.
  • the resistance calculator 220 may calculate the internal resistance by additionally using a reference temperature and a reference resistance and a temperature coefficient corresponding to the reference temperature. If the internal resistance of the steering control device 200 and the internal resistance of the steering motor 500 are respectively calculated, the reference resistance, the temperature coefficient, and the reference temperature may be set differently from each other.
  • the reference temperature may mean a standard temperature, for example, 25°C
  • the reference resistance may mean resistance at a standard temperature (about 25°C).
  • the temperature coefficient may mean a temperature coefficient for a specific material.
  • the temperature coefficient of copper is 3.9 [10 -3 /K].
  • the resistance calculator 220 may calculate the internal resistance R through Equation 1 below.
  • R 0 is the reference resistance
  • ⁇ is the temperature coefficient
  • T is the sensed internal temperature
  • T 0 is the reference temperature
  • the calculation resistance calculation unit 220 may update the internal resistance according to the changed internal temperature.
  • the supply current estimator 230 may estimate the supply current of the battery 100 based on the supply voltage of the battery 100, the first command current, and internal resistance. Specifically, the supply current estimation unit 230 includes information on the first command current calculated by the command current calculation unit 210 and information on the internal resistance calculated by the resistance calculation unit 230 and the battery 100 The supply voltage of is received, and the supply current of the battery 100 input to the steering control device 200 may be estimated using the first command current, the supply voltage, and the internal resistance.
  • the supply current estimating unit 230 may estimate the supply current of the battery 100 by using the command current reduced by a predetermined value from the maximum value of the first command current instead of the first command current.
  • the supply current estimating unit 230 may receive feedback from the output of the steering motor 500 and estimate the supply current by reflecting the output of the steering motor 500. Specifically, the supply current estimating unit 230 may receive feedback from the output of the steering motor 500 and then estimate the supply current I Batt through Equation 2 below.
  • V Batt is the supply voltage of the battery 100
  • R is the internal resistance
  • P output is the output of the steering motor 500
  • I Motor is the command current.
  • the supply current estimating unit 230 may receive feedback of the command current applied to the steering motor 500.
  • the supply current estimating unit 230 may reestimate the supply current by reflecting the fed back command current.
  • the command current applying unit 240 may compare the size of the supply current of the battery 100 with the preset reference current, and change the size of the first command current according to the comparison result.
  • the command current applying unit 240 compares the supply current and the reference current, and if the supply current is greater than the reference current, changes the first command current to the second command current, and converts the second command current to the steering motor 500 ) Can be applied.
  • the reference current means a current for preventing the internal temperature of the steering control device 200 from overheating, and may be direct current (DC) like a supply current.
  • This reference current can be designed by experimental results, algorithms, or the like.
  • the second command current is a current reduced by a constant value from the maximum value of the first command current, and may mean a current applied to the steering motor 500.
  • the supply current estimating unit 230 may estimate the supply current by reflecting the changed second command current instead of the first command current.
  • the command current applying unit 240 may apply not only the command current but also the command voltage to the steering motor 500.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a steering control method according to the present disclosure.
  • the first command current is calculated based on steering information of the steering wheel sensed by the steering angle sensor 300.
  • the command current calculation unit 210 calculates the first command current by using the steering angle information on the steering angle of the steering wheel detected by the steering angle sensor 300.
  • the internal resistance is calculated based on the internal temperature sensed by the temperature sensor 400.
  • the resistance calculator 220 pre-sets a reference temperature and a reference resistance corresponding to the reference temperature, and calculates the internal resistance using a difference value between the internal temperature and the reference temperature and a reference resistance.
  • the resistance calculation unit 220 determines a correction value by reflecting a temperature coefficient preset in the reference resistance and a difference value between the internal temperature and the reference temperature, and calculates the internal resistance by adding the correction value to the reference resistance. .
  • the supply current estimation step S330 estimates the supply current of the battery 100 based on the supply voltage, the command current, and the internal resistance of the battery 100.
  • the supply current estimating unit 230 receives information on the internal resistance and the supply voltage of the battery 100, receives feedback from the output of the steering motor 500, and receives the calculated first command current or steering The first command current or the second command current applied to the motor 500 is fed back. In addition, the supply current estimating unit 230 estimates the supply current using the internal resistance, the supply voltage of the battery 100, the output of the steering motor 500, and the command current.
  • the command current applying step (S340) compares the supply current with a preset reference current, and applies the first command current to the steering motor 500 according to the comparison result, or converts the first command current into a second command current to obtain a second command current. 2 Apply the command current to the steering motor 500.
  • the command current applying unit 240 applies the first command current to the steering motor 500.
  • the command current applying unit 240 applies the second command current to the steering motor 500.
  • the magnitude of the second command current may be smaller than the magnitude of the first command current.
  • the effective value of the second command current is smaller than the actual value of the first command current.
  • the maximum value (or peak value) of the second command current is smaller than the maximum value of the first command current.
  • the steering control apparatus 200 may prevent the internal temperature of the steering control apparatus 200 from overheating by limiting the current of the battery 100 to a predetermined level.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an embodiment of changing a command current according to the present disclosure.
  • step S410 internal temperature information on the internal temperature of the steering control apparatus 200 is received, and in step S420, internal resistance is calculated using the received internal temperature information.
  • the resistance calculation unit 220 presets a reference resistance, a reference temperature, and a temperature coefficient, receives internal temperature information generated by the temperature sensor 400, and receives the reference resistance, reference temperature, temperature coefficient, and internal temperature.
  • the internal resistance is calculated by reflecting the temperature in Equation 1.
  • step S430 the supply current of the battery 100 is estimated using the internal resistance and the supply voltage of the battery 100.
  • the supply current estimating unit 240 receives the supply voltage of the battery 100, the output of the steering motor 500 and the command current, and the internal resistance, the supply voltage of the battery 100, and the steering motor The supply current is estimated using the output of 500 and the command current.
  • the supply current estimation unit 230 reflects the internal resistance, the supply voltage of the battery 100, the output of the steering motor 500, and the first command current in Equation 2 to calculate the supply current of the battery 100. Estimate.
  • step S440 the estimated supply current and a preset reference current are compared.
  • step S460 the calculated command current is applied to the steering motor 500 without changing.
  • the command current applying unit 240 applies the first command current to the steering motor 500.
  • the command current is changed in step S450, and the changed command current is applied to the steering motor 500 in the next step S460.
  • the command current applying unit 240 changes the first command current to the second command current, but the maximum value of the second command current is smaller than the maximum value of the first command current. Change. Then, the command current applying unit 240 applies the second command current to the steering motor 500.
  • the steering control device 200 predicts in advance whether the supply current of the battery 100 is excessively supplied, and reduces the command current and applies it to the steering motor 500 to prevent overheating. can do.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating another embodiment of changing a command current according to the present disclosure.
  • steps S510 to S540 are the same as those described above with reference to FIG. 4 and thus will be omitted.
  • step S580 the calculated command current is applied to the steering motor 500 without changing.
  • step S550 the maximum value of the first command current is decreased.
  • the command current applying unit 240 subtracts a preset reduction value from the calculated maximum value of the first command current.
  • the command current applying unit 240 may recognize a command current obtained by subtracting the above-described reduction value from the maximum value of the first command current as the second command current.
  • step S560 the supply current of the battery 100 is re-estimated by reflecting the reduced first command current.
  • the supply current estimating unit 230 changes the second command current when the first command current is changed to the second command current.
  • the supply current is reestimated by reflecting
  • step S570 the re-estimated supply current and the reference current are compared again. If the re-estimated supply current is still larger than the reference current, the maximum value of the reduced first command current is further reduced (S550), the supply current is re-estimated by reflecting the further reduced first command current (S560), and re-estimated. The supplied current and the reference current are compared (S570).
  • the first process of reducing the maximum value of the first supply current and the second process of re-comparing the reestimated supply current and the reference current are repeatedly performed.
  • the command current applying unit 240 reduces the first command current by a preset reduction value from the maximum value of the first command current, and a re-estimated supply based on the reduced command current.
  • the second process of recomparison of the current and the reference current is repeatedly performed until a case where the supply current is less than or equal to the reference current is satisfied.
  • step S580 a second command current corresponding to the reestimated supply current is applied to the steering motor 500.
  • the command current applying unit 240 applies a second command current corresponding to the re-estimated supply current to the steering motor 500 when it is satisfied that the reestimated supply current is less than or equal to the reference current.
  • the steering control apparatus 200 can prevent an excessive decrease in the command current to be finally applied to the steering motor 500.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating another embodiment of changing the command current according to the present disclosure.
  • steps S610 to S640 are the same as those described above with reference to FIG. 4 and thus will be omitted.
  • step S650 a difference value between the supply current and the reference current is calculated. Specifically, in step S650, a value obtained by subtracting the magnitude of the reference current from the magnitude of the supply current is calculated.
  • step S660 in order to extract a decrease value to be subtracted from the maximum value of the first command current, in step S660, a decrease value corresponding to the difference value calculated in step S650 is extracted using a lookup table previously set and stored.
  • the look-up table may mean a table in which a decrease value of a command current according to a difference value between a supply current and a reference current is arranged.
  • the lookup table can be designed in advance by algorithms, experiments, or the like.
  • step S670 the maximum value of the first command current is decreased. That is, in step S670, the reduced value extracted from the maximum value of the first command current is subtracted.
  • the command current applying unit 240 calculates a difference value between the supply current and the reference current, and corresponds to the difference value based on a preset look-up table.
  • the reduced value is extracted and changed to the second command current reduced by the extracted reduction value from the maximum value of the first command current.
  • step S680 the second command current is applied to the steering motor 500.
  • the supply current may be reestimated by reflecting the reduced first command current after step S670.
  • the steering control apparatus 200 can control the command current more efficiently and quickly by using a pre-designed look-up table.
  • FIG. 7 is a graph schematically showing the relationship between the rotation speed of the steering motor 500 and the supply current of the battery 100 for each command current according to the present disclosure.
  • the supply current of the battery 100 increases as the maximum value of the command current applied to the steering motor 500 increases. That is, when the maximum value of the command current increases, a larger supply current is required.
  • the graph corresponding to the maximum value of the largest command current is the first graph (1)
  • the graph corresponding to the maximum value of the smallest command current is the fifth graph. (5).
  • the steering control device 200 applies the command current according to the first graph (1) to the steering motor 500, the rotation speed of the steering motor 500 is increased by the steering control device 200 Then, the supply current of the required battery 100 also increases according to the first graph (1).
  • the internal temperature of the steering control device 200 may be overheated and the steering control device 200 may be burned.
  • the steering control device 200 uses the command current Decrease the maximum value of That is, the steering control apparatus 200 according to the present disclosure applies the command current according to the second graph (2) from the command current according to the first graph (1).
  • the steering control device 200 according to the present disclosure applies the command current according to the second graph (2) to the steering motor 500, the supply current of the battery 100 gradually increases and the second point P2 ), the steering control device 200 according to the present disclosure applies the command current according to the third graph (3) from the command current according to the second graph (2).
  • first graph (1) to the fifth graph (5) are illustratively shown for easy explanation of the present disclosure, and preferably, there may be a myriad of graphs.
  • FIG. 8 is a graph schematically showing a relationship between a rotation speed of a steering motor and a steering torque for each command current according to the present disclosure.
  • the graph corresponding to the maximum value of the largest command current among the first graph (1) to the fifth graph (5) is the first graph (1), as shown in FIG.
  • the graph corresponding to the maximum value of the small command current is the fifth graph (5).
  • the steering control device 200 When the steering control device 200 according to the present disclosure applies the command current according to the first graph (1) to the steering motor 500, the rotational speed of the steering motor 500 increases to reach the first point P1. When reaching, the steering control device 200 according to the present disclosure applies a command current to the steering motor 500 according to the second graph (2) in the first graph (1).
  • the steering control device 200 when the rotational speed of the steering motor 500 increases to reach the second point P2, the steering control device 200 according to the present disclosure is performed according to the third graph (3) in the second graph (2).
  • the command current is applied to the steering 500.
  • the present disclosure can prevent burnout of the steering control device 200 to provide a stable steering assisting force. have.
  • the present disclosure can provide a steering control device and a steering control method that efficiently use energy by preventing excessive supply of a battery supply current.
  • the present disclosure can provide a steering control device and a steering control method that provide driving stability to a driver by preventing burnout of the control device due to overheating.
  • the present disclosure can provide a steering control device and a steering control method stably providing a steering assist force by minimizing the amount of reduction in steering torque.
  • command current applying unit 300 steering angle sensor

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Abstract

본 개시는 조향 제어 장치 및 조향 제어 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 개시에 따른 조향 제어 장치는 감지된 스티어링 휠의 조향 정보에 기초하여 제1 지령 전류를 계산하는 지령 전류 계산부와, 감지된 내부 온도에 기초하여 내부 저항을 계산하는 저항 계산부와, 입력된 배터리의 공급 전압과 제1 지령 전류 및 내부 저항에 기초하여 배터리의 공급 전류를 추정하는 공급 전류 추정부 및 공급 전류와 미리 설정된 기준 전류를 비교하고, 공급 전류가 기준 전류보다 크면, 제1 지령 전류를 제2 지령 전류로 변경하고, 제2 지령 전류를 조향모터에 인가하는 지령 전류 인가부를 포함한다.

Description

조향 제어 장치 및 조향 제어 방법
본 개시는 조향 제어 장치 및 조향 제어 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 배터리에 의해 공급 되는 전류를 제한하여 조향을 제어하는 장치가 과열되는 것을 방지하는 기술에 관한 것이다.
주행 중인 차량의 조향을 보조하기 위한 조향 보조력을 제공하기 위해, EPS(Electronic Power Steering)과 같은 조향 보조 장치에 관한 기술이 비약적으로 발전하고 있다.
EPS는 기본적으로 스티어링 휠의 회전에 의해 발생되는 조향각이나 토크에 관한 정보를 이용하여 모터를 구동하기 위한 지령 전류를 계산하고 지령 전류를 모터에 인가하여 발생되는 모터의 출력에 의해 바퀴를 조타시킨다.
특히, 모터의 출력이 커질수록 모터에 인가되는 지령 전류도 커져야 한다. 또한, 더욱 큰 지령 전류를 모터에 인가하기 위해서는 배터리로부터 공급받는 전류의 크기도 함께 증가한다.
그러나, 배터리로부터 공급받는 전류의 크기가 계속 증가하면, EPS에 포함되는 부품이나 장치의 내부 온도가 과열될 수 있고, 이로 인하여 부품이나 장치가 소손될 우려가 있다.
이러한 배경에서, 본 개시는 배터리의 공급 전류가 과잉 공급되는 것을 방지하여 에너지를 효율적으로 이용하는 조향 제어 장치 및 조향 제어 방법을 제공하고자 한다.
전술한 과제를 해결하기 위하여, 일 측면에서, 본 개시는 감지된 스티어링 휠의 조향 정보에 기초하여 제1 지령 전류를 계산하는 지령 전류 계산부와, 감지된 내부 온도에 기초하여 내부 저항을 계산하는 저항 계산부와, 입력된 배터리의 공급 전압과 제1 지령 전류 및 내부 저항에 기초하여 배터리의 공급 전류를 추정하는 공급 전류 추정부 및 공급 전류와 미리 설정된 기준 전류를 비교하고, 공급 전류가 기준 전류보다 크면, 제1 지령 전류를 제2 지령 전류로 변경하고, 제2 지령 전류를 조향모터에 인가하는 지령 전류 인가부를 포함하는 조향 제어 장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 개시는 감지된 스티어링 휠의 조향 정보에 기초하여 제1 지령 전류를 계산하는 지령 전류 계산 단계와, 감지된 내부 온도에 기초하여 내부 저항을 계산하는 저항 계산 단계와, 입력된 배터리의 공급 전압과 제1 지령 전류 및 내부 저항에 기초하여 배터리의 공급 전류를 추정하는 공급 전류 추정 단계 및 공급 전류와 미리 설정된 기준 전류를 비교하고, 공급 전류가 기준 전류보다 크면, 제1 지령 전류를 제2 지령 전류로 변경하고, 제2 지령 전류를 조향모터에 인가하는 지령 전류 인가 단계를 포함하는 조향 제어 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 개시는 배터리의 공급 전류가 과잉 공급되는 것을 방지하여 에너지를 효율적으로 이용하는 조향 제어 장치 및 조향 제어 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시에 따른 조향 제어 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 개시에 따른 조향 제어 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 개시에 따라 조향 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 개시에 따라 지령 전류를 변경하는 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 개시에 따라 지령 전류를 변경하는 다른 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 개시에 따라 지령 전류를 변경하는 또 다른 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 개시에 따라 조향모터의 회전 속도와 배터리의 공급 전류의 관계를 지령 전류마다 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 개시에 따라 조향모터의 회전 속도와 조향 토크의 관계를 지령 전류마다 개략적으로 나타낸 그래프이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 기술 사상의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다.
구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.
구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
도 1은 본 개시에 따른 조향 제어 시스템(10)을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 개시에 따른 조향 제어 시스템(10)은 배터리(100)와, 조향 제어 장치(200)와, 조향각 센서(300)와, 온도 센서(400) 및 조향모터(500) 등을 포함할 수 있다.
배터리(100)는 조향 제어 시스템(10)의 동작을 실행하기 위해 각각의 구성들에 공급 전류와 공급 전압을 공급한다.
예를 들면, 배터리(100)는 조향 제어 장치(200)에 공급 전류와 공급 전압을 공급한다.
여기서, 공급 전류와 공급 전압은 배터리로부터 인가되는 전류와 전압을 의미하고 직류(DC)값일 수 있다.
조향 제어 장치(200)는 차량의 조향에 대한 조향 보조력을 제공하기 위해 조향모터(500)에 지령 전류를 출력할 수 있다. 구체적으로, 운전자가 스티어링 휠(미도시)을 조작하면, 조향 제어 장치(200)는 운전자에 의해 발생된 스티어링 휠의 조향 정보를 이용하여 지령 전류를 계산하고, 계산한 지령 전류를 조향모터(500)에 인가할 수 있다.
여기서, 지령 전류는 조향모터(500)에 인가되는 전류를 의미할 수 있다. 그리고, 지령 전류는 교류일 수 있으며, 교류인 지령 전류는 실효값(RMS: Root Mean Square)으로 표현되거나 순시값(Instantaneous value)으로 표현될 수 있다.
한편, 조향 제어 장치(200)는 조향모터(500)의 출력에 대한 정보를 피드백 받을 수 있다.
이러한 조향 제어 장치(200)는 예를 들어 ECU(Electronic Controller Unit)와 같은 전자 제어 장치로 구현될 수 있으며, 이때, ECU는 MCU(Micro Controller Unit), 인버터(Inverter), PCB(Printed Circuit Board) 등을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것을 아니다.
조향각 센서(300)는 스티어링 휠(미도시)의 회전에 의해 발생되는 조향각을 감지하고, 조향각 정보를 지시하는 전기적 신호를 생성하여 조향 제어 장치(200)에 출력할 수 있다.
온도 센서(400)는 조향 제어 시스템(10)의 내부 온도 또는 조향 제어 시스템(10)에 포함된 구성 각각의 내부 온도를 감지하고, 내부 온도 정보를 지시하는 전기적 신호를 생성하여 조향 제어 장치(200)에 출력할 수 있다.
예를 들면, 온도 센서(400)는 조향 제어 장치(200)의 내부 온도를 감지하고, 내부 온도 정보를 조향 제어 장치(200)에 입력한다.
한편, 내부 온도는 전술한 조향 제어 장치(200)의 내부 온도와 조향모터(500)의 내부 온도로 구분될 수 있다. 여기서, 조향모터(500)의 내부 온도는 온도 센서(400)에 의해서 센싱된 조향 제어 장치(200)의 내부 온도에 의해서 추정될 수 있다.
예를 들어, 조향모터(500)의 내부 온도는 조향 제어 장치(200)의 내부 온도의 변화에 일정 비율로 연동되어 추정될 수 있다. 일 예로, 조향 제어 장치(200)의 내부 온도가 1도 상승하면, 조향 모터(500)의 내부 온도는 0.5도 또는 2도 상승하는 것으로 추정될 수 있다. 여기서, 조향 제어 장치(200)의 내부 온도와 조향모터(500)의 내부 온도 간의 연동 비율은 실험을 통해서 결정되는 값으로 미리 설정될 수 있다. 또한, 연동 비율을 결정함에 있어서, 조향 제어 장치(200)와 조향모터(500)를 구성하는 소자의 온도계수, 공간, 온도변화율 등이 고려될 수 있다. 즉, 조향 제어 장치(200)의 내부 온도와 조향모터(500)의 내부 온도 간의 연동 비율은 실험을 통해서 산출되는 값으로 미리 설정됨으로써, 조향 제어 시스템의 특성이 반영될 수 있다.
본 명세서에서는 설명의 편의 및 이해를 돕기 위해서, 내부 온도로 통칭하여 설명하나, 전술한 바와 같이 내부 온도는 조향 제어 장치(200)의 내부 온도 및 조향모터(500)의 내부 온도 중 하나 이상을 의미할 수 있다. 즉, 이하에서의 본 개시에 따르면 내부 온도에 기초하여 내부 저항을 산출하고, 이에 기반하여 지령 전류를 산출함에 있어서, 조향 제어 장치(200)만을 고려할 수도 있고, 조향모터(500)만을 고려할 수도 있다. 또는, 조향 제어 장치(200)와 조향모터(500)를 모두 고려하여 각각 산출하고, 이를 지령 전류를 산출하는데 미리 설정된 비율 또는 영향도에 따라서 반영할 수 있다.
조향모터(500)는 조향 제어 장치(200)로부터 지령 전류를 입력받고, 지령 전류에 대응되는 출력을 발생시키도록 구동할 수 있다. 여기서, 조향모터(500)의 출력은 조향 토크, 회전 속도 또는 이들의 조합을 의미할 수 있다.
예를 들면, 조향모터(500)는 지령 전류를 입력받고, 지령 전류에 대응되는 조향 토크 및 회전 속도를 발생시키기 위해 구동한다.
도시하지 않았지만, 랙바는 조향모터(500)의 구동으로 인하여 직선 운동하고, 랙바와 결합된 너클암 및 바퀴도 랙바의 직선 운동에 의해 조타된다.
도시하지 않았지만, 본 개시에 따른 조향 제어 시스템(10)은 요레이트(yawrate) 센서, 반력모터의 반력 토크를 감지하는 제1 토크 센서, 조향모터의 조향 토크를 감지하는 제2 토크 센서, 조향모터의 회전속도를 감지하는 회전속도 센서 등을 포함할 수 있다.
이하에서는 본 개시에 따른 조향 제어 시스템(10)에 포함된 조향 제어 장치(200)를 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 개시에 따른 조향 제어 장치(200)를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(200)는 지령 전류 계산부(210)와, 저항 계산부(220)와, 공급 전류 추정부(230) 및 지령 전류 인가부(240) 등을 포함할 수 있다.
지령 전류 계산부(210)는 감지된 스티어링 휠의 조향 정보에 기초하여 제1 지령 전류를 계산할 수 있다.
여기서, 스티어링 휠의 조향 정보는 운전자가 스티어링 휠을 조작하여 발생하는 조향각, 토크에 대한 정보를 의미할 수 있다.
여기서, 제1 지령 전류는 스티어링 휠의 조향 정보를 이용하여 미리 설정된 계산 알고리즘을 통해 계산된 전류일 수 있다. 그리고, 제1 지령 전류는 배터리(100)의 공급 전류가 일정한 조건을 만족할 때 조향모터(500)에 인가되는 전류일 수 있다.
도 1을 참조하여 예를 들면, 조향각 센서(300)가 스티어링 휠에서 발생한 조향각을 감지하여 조향각 정보를 조향 제어 장치(200)에 입력하고, 지령 전류 계산부(210)는 입력받은 스티어링 휠의 조향각 정보를 이용하여 제1 지령 전류를 계산한다.
저항 계산부(220)는 감지된 내부 온도에 기초하여 내부 저항을 계산할 수 있다. 예를 들어, 내부 온도가 증가되면 소자 특성 등에 따라 내부 저항은 증가될 수 있다. 증가값은 미리 설정된 룩업 테이블에 의해서 확인되거나, 미리 설정된 산출식에 의해서 산출될 수도 있다.
여기서, 감지된 내부 온도는 전술한 바와 같이 조향 제어 시스템(10)의 내부 온도일 수 있고, 조향 제어 장치(200)의 내부 온도일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 내부 저항은 조향 제어 시스템(10)의 저항일 수 있고, 조향 제어 장치(200)의 저항을 의미할 수 있다.조향 제어 시스템(10)의 저항은 전술한 조향 제어 장치(200)의 내부 저항과 조향모터(500)의 내부 저항을 모두 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
도 1을 참조하여 예를 들면, 온도 센서(400)는 조향 제어 장치(200)의 내부 온도를 감지하여 내부 온도 정보를 조향 제어 장치(200)에 입력하고, 저항 계산부(220)는 조향 제어 장치(200)의 내부 온도에 기초하여 내부 저항을 계산할 수 있다.
한편, 저항 계산부(220)는 기준 온도와 기준 온도에 대응되는 기준 저항 및 온도 계수(Temperature Coefficient)를 추가로 이용하여 내부 저항을 계산할 수 있다. 만약, 조향 제어 장치(200)의 내부 저항과 조향모터(500)의 내부 저항을 각각 계산하는 경우, 기준 저항, 온도 계수, 기준 온도도 서로 다르게 설정될 수 있다.
여기서, 기준 온도는 표준온도, 예를 들어, 25℃를 의미하고, 기준 저항은 표준온도(약 25℃)에서의 저항을 의미할 수 있다.
그리고, 온도 계수는 특정 물질에 대한 온도 계수를 의미할 수 있으며, 예를 들어 구리의 온도 계수는 3.9 [10-3/K]이다.
즉, 저항 계산부(220)는 아래와 같은 수학식 1을 통해 내부 저항(R)을 계산할 수 있다.
Figure PCTKR2020001002-appb-M000001
이때, R0는 기준 저항이고, α는 온도 계수이고, T는 감지된 내부 온도이며, T0는 기준 온도이다.
한편, 내부 온도가 변화하면, 계산저항 계산부(220)는 변동되는 내부 온도에 따라 내부 저항을 갱신할 수 있다.
공급 전류 추정부(230)는 배터리(100)의 공급 전압과 제1 지령 전류 및 내부 저항에 기초하여 배터리(100)의 공급 전류를 추정할 수 있다. 구체적으로, 공급 전류 추정부(230)는 지령 전류 계산부(210)에 의해 계산된 제1 지령 전류에 대한 정보와 저항 계산부(230)에 의해 계산된 내부 저항에 대한 정보와 배터리(100)의 공급 전압을 입력받고, 제1 지령 전류, 공급 전압 및 내부 저항을 이용하여 조향 제어 장치(200)에 입력된 배터리(100)의 공급 전류를 추정할 수 있다.
여기서, 공급 전류 추정부(230)는 제1 지령 전류 대신에 제1 지령 전류의 최댓값에서 일정한 값만큼 감소된 지령 전류를 이용하여 배터리(100)의 공급 전류를 추정할 수 있다.
한편, 공급 전류 추정부(230)는 조향모터(500)의 출력을 피드백받고, 조향모터(500)의 출력을 반영하여 공급 전류를 추정할 수 있다. 구체적으로, 공급 전류 추정부(230)는 조향모터(500)의 출력을 피드백받은 다음 아래와 같은 수식 2를 통해 공급 전류(IBatt)를 추정할 수 있다.
Figure PCTKR2020001002-appb-M000002
이때, VBatt는 배터리(100)의 공급 전압이고, R은 내부 저항이고, Poutput은 조향모터(500)의 출력이며, IMotor는 지령 전류이다.
한편, 지령 전류가 조향모터(500)에 인가되면, 공급 전류 추정부(230)는 조향모터(500)에 인가된 지령 전류를 피드백받을 수 있다. 지령 전류가 피드백되면, 공급 전류 추정부(230)는 피드백된 지령 전류를 반영하여 공급 전류를 재추정할 수 있다.
지령 전류 인가부(240)는 배터리(100)의 공급 전류의 크기와 미리 설정된 기준 전류의 크기를 비교하고, 비교 결과에 따라 제1 지령 전류의 크기를 변경할 수 있다.
구체적으로, 지령 전류 인가부(240)는 공급 전류와 기준 전류를 비교하고, 공급 전류가 기준 전류보다 크면, 제1 지령 전류를 제2 지령 전류로 변경하며, 제2 지령 전류를 조향모터(500)에 인가할 수 있다.
여기서, 기준 전류는 조향 제어 장치(200)의 내부 온도가 과열되지 않게 하기 위한 전류를 의미하며 공급 전류와 같이 직류(DC)일 수 있다. 이러한 기준 전류는 실험 결과, 알고리즘 등에 의해 설계될 수 있다.
여기서, 제2 지령 전류는 제1 지령 전류의 최댓값에서 일정한 값만큼 감소된 전류이고, 조향모터(500)에 인가되는 전류를 의미할 수 있다.
이때, 공급 전류 추정부(230)는 제1 지령 전류가 제2 지령 전류로 변경되면, 제1 지령 전류 대신 변경된 제2 지령 전류를 반영하여 공급 전류를 추정할 수 있다.
한편, 지령 전류 인가부(240)는 지령 전류뿐만 아니라 지령 전압도 함께 조향모터(500)에 인가할 수 있다.
이하에서는 본 개시에 따른 조향 제어 장치(200)의 조향 제어 방법을 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 개시에 따른 조향 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 지령 전류 계산 단계(S310)는 조향각 센서(300)에 의해 감지된 스티어링 휠의 조향 정보에 기초하여 제1 지령 전류를 계산한다.
예를 들면, 지령 전류 계산부(210)는 조향각 센서(300)에 의해 감지된 스티어링 휠의 조향각에 대한 조향각 정보를 이용하여 제1 지령 전류를 계산한다.
그 다음, 저항 계산 단계(S320)는 온도 센서(400)에 의해 감지된 내부 온도에 기초하여 내부 저항을 계산한다.
예를 들면, 저항 계산부(220)는 기준 온도와 기준 온도에 대응되는 기준 저항을 미리 설정하고, 내부 온도와 기준 온도의 차이값과 기준 저항을 이용하여 내부 저항을 계산한다.
다른 예를 들면, 저항 계산부(220)는 기준 저항에 미리 설정된 온도 계수 및 내부 온도와 기준 온도의 차이값을 반영하여 보정값을 결정하고, 기준 저항에 보정값을 합산하여 내부 저항을 계산한다.
공급 전류 추정 단계(S330)는 배터리(100)의 공급 전압과 지령 전류 및 내부 저항에 기초하여 배터리(100)의 공급 전류를 추정한다.
예를 들면, 공급 전류 추정부(230)는 내부 저항에 대한 정보와 배터리(100)의 공급 전압을 입력받고, 조향모터(500)의 출력을 피드백받으며, 계산된 제1 지령 전류를 입력받거나 조향모터(500)에 인가된 제1 지령 전류 또는 제2 지령 전류를 피드백받는다. 그리고, 공급 전류 추정부(230)는 내부 저항과, 배터리(100)의 공급 전압과, 조향모터(500)의 출력 및 지령 전류를 이용하여 공급 전류를 추정한다.
지령 전류 인가 단계(S340)는 공급 전류와 미리 설정된 기준 전류를 비교하고, 비교 결과에 따라 제1 지령 전류를 조향모터(500)에 인가하거나, 제1 지령 전류를 제2 지령 전류로 변환하여 제2 지령 전류를 조향모터(500)에 인가한다.
예를 들면, 지령 전류 인가부(240)는 공급 전류가 기준 전류 이하이면, 제1 지령 전류를 조향모터(500)에 인가한다.
다른 예를 들면, 지령 전류 인가부(240)는 공급 전류가 기준 전류보다 크면, 제2 지령 전류를 조향모터(500)에 인가한다.
여기서, 제2 지령 전류의 크기는 제1 지령 전류의 크기보다 작을 수 있다. 구체적인 예를 들면, 지령 전류가 실효치로 표현되는 경우, 제2 지령 전류의 실효치는 제1 지령 전류의 실표치보다 작다. 지령 전류가 순시치로 표현되는 경우, 제2 지령 전류의 최댓값(또는 피크값)은 제1 지령 전류의 최댓값보다 작다.
전술한 바에 따르면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(200)는 배터리(100)의 전류를 일정 수준으로 제한함으로써 조향 제어 장치(200)의 내부 온도가 과열되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 내부 온도가 과열되지 않으면서 조향 제어 장치(200)가 효율적으로 조향모터(500)를 제어하기 위해서는 추정되는 공급 전류에 따라 적절한 지령 전류값을 변경하여 조향모터(500)에 인가해야 할 필요가 있다.
이하에서는 본 개시에 따라 추정된 공급 전류에 따른 지령 전류를 변경하는 실시예들을 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 개시에 따라 지령 전류를 변경하는 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 단계 S410에서는 조향 제어 장치(200)의 내부 온도에 대한 내부 온도 정보를 수신하고, 단계 S420에서는 수신한 내부 온도 정보를 이용하여 내부 저항을 계산한다.
예를 들면, 저항 계산부(220)는 기준 저항, 기준 온도 및 온도 계수를 미리 설정하고, 온도 센서(400)에 의해 생성된 내부 온도 정보를 수신하며, 기준 저항, 기준 온도, 온도 계수 및 내부 온도를 수식 1에 반영하여 내부 저항을 계산한다.
단계 S430에서는 내부 저항과, 배터리(100)의 공급 전압 등을 이용하여 배터리(100)의 공급 전류를 추정한다.
예를 들면, 공급 전류 추정부(240)는 배터리(100)의 공급 전압과, 조향모터(500)의 출력 및 지령 전류를 입력받고, 내부 저항과, 배터리(100)의 공급 전압과, 조향모터(500)의 출력 및 지령 전류를 이용하여 공급 전류를 추정한다.
다른 예를 들면, 공급 전류 추정부(230)는 내부 저항, 배터리(100)의 공급 전압, 조향모터(500)의 출력 및 제1 지령 전류를 수식 2에 반영하여 배터리(100)의 공급 전류를 추정한다.
단계 S440에서는 추정된 공급 전류의 크기와 미리 설정된 기준 전류의 크기를 비교한다.
공급 전류의 크기가 기준 전류의 크기 이하이면, 단계 S460에서는 계산된 지령 전류를 변경하지 않고 조향모터(500)에 인가한다. 예를 들면, 지령 전류 인가부(240)는 공급 전류가 기준 전류 이하이면, 제1 지령 전류를 조향모터(500)에 인가한다.
공급 전류의 크기가 기준 전류의 크기보다 크면, 단계 S450에서는 지령 전류를 변경하고, 그 다음 단계 S460에서는 변경된 지령 전류를 조향모터(500)에 인가한다. 예를 들면, 지령 전류 인가부(240)는 공급 전류가 기준 전류보다 크면, 제1 지령 전류를 제2 지령 전류로 변경하되, 제2 지령 전류의 최댓값이 제1 지령 전류의 최댓값보다 더 작도록 변경한다. 그 다음, 지령 전류 인가부(240)는 제2 지령 전류를 조향 모터(500)에 인가한다.
전술한 바에 의하면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(200)는 배터리(100)의 공급 전류가 과잉 공급되는지 여부를 미리 예측하고, 지령 전류를 감소시켜 조향모터(500)에 인가함으로써 과열되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 본 개시에 따라 지령 전류를 변경하는 다른 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 단계 S510 내지 S540은 도 4를 참조하여 전술한 바와 동일하므로 생략한다.
공급 전류의 크기가 기준 전류의 크기 이하이면, 단계 S580에서는 계산된 지령 전류를 변경하지 않고 조향모터(500)에 인가한다.
공급 전류의 크기가 기준 전류의 크기보다 크면, 단계 S550에서는 제1 지령 전류의 최댓값을 감소시킨다. 예를 들면, 지령 전류 인가부(240)는 계산된 제1 지령 전류의 최댓값에서 미리 설정된 감소값만큼 뺀다. 그리고, 지령 전류 인가부(240)는 제1 지령 전류의 최댓값에서 전술한 감소값을 뺀 지령 전류를 제2 지령 전류로 인식할 수 있다.
그 다음, 단계 S560에서는 감소된 제1 지령 전류를 반영한 배터리(100)의 공급 전류를 재추정한다. 예를 들면, 제2 지령 전류가 제1 지령 전류의 최댓값에서 일정한 값만큼 감소된 전류 경우, 공급 전류 추정부(230)는 제1 지령 전류가 제2 지령 전류로 변경되면, 변경된 제2 지령 전류를 반영하여 공급 전류를 재추정한다.
단계 S570에서는 재추정된 공급 전류와 기준 전류를 재비교한다. 재추정된 공급 전류가 여전히 기준 전류보다 크면, 감소된 제1 지령 전류의 최댓값을 더욱 감소시키고(S550), 더욱 감소된 제1 지령 전류를 반영하여 공급 전류를 재추정하며(S560), 재추정된 공급 전류와 기준 전류를 비교한다(S570).
즉, 공급 전류가 기준 전류 이하인 경우를 만족할 때까지, 제1 공급 전류의 최댓값을 감소시키는 제1 프로세스와 재추정된 공급 전류와 기준 전류를 재비교하는 제2프로세스가 반복적으로 수행된다.
예를 들면, 지령 전류 인가부(240)는 공급 전류가 기준 전류보다 크면, 제1 지령 전류의 최댓값에서 미리 설정된 감소값만큼 감소시키는 제1 프로세스와, 감소된 지령 전류에 기초하여 재추정된 공급 전류와 기준 전류를 재비교하는 제2 프로세스를 공급 전류가 기준 전류 이하인 경우를 만족할 때까지 반복적으로 수행한다.
재추정된 공급 전류가 기준 전류 이하이면, 단계 S580에서는 재추정된 공급 전류에 대응되는 제2 지령 전류를 조향모터(500)에 인가한다.
예를 들면, 지령 전류 인가부(240)는 재추정된 공급 전류가 기준 전류 이하인 경우를 만족하면, 재추정된 공급 전류에 대응되는 제2 지령 전류를 조향모터(500)에 인가한다.
전술한 바에 의하면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(200)는 조향모터(500)에 최종적으로 인가될 지령 전류가 과도하게 감소되는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 본 개시에 따라 지령 전류를 변경하는 또 다른 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 단계 S610 내지 S640은 도 4를 참조하여 전술한 바와 동일하므로 생략한다.
공급 전류의 크기가 기준 전류의 크기보다 크면, 단계 S650에서는 공급 전류와 기준 전류의 차이값을 계산한다. 구체적으로, 단계 S650에서는 공급 전류의 크기에서 기준 전류의 크기를 뺀 값을 계산한다.
그 다음, 제1 지령 전류의 최댓값에서 뺄 감소값을 추출하기 위해, 단계 S660에서는 미리 설정하여 저장한 룩업테이블을 이용하여 단계 S650에 의해 계산된 차이값에 대응되는 감소값을 추출한다.
여기서, 룩업테이블은 공급 전류와 기준 전류의 차이값에 따른 지령 전류의 감소값을 정리한 테이블을 의미할 수 있다. 룩업테이블은 알고리즘, 실험 등에 의해 미리 설계될 수 있다.
그리고, 단계 S670에서는 제1 지령 전류의 최댓값을 감소시킨다. 즉, 단계 S670에서는 제1 지령 전류의 최댓값에서 추출한 감소값을 뺀다.
예를 들면, 지령 전류 인가부(240)는 공급 전류가 기준 전류보다 크면, 공급 전류와 기준 전류의 차이값을 계산하고, 미리 설정된 룩업테이블(Look-Up Table)에 기초하여 차이값에 대응되는 감소값을 추출하고, 제1 지령 전류의 최댓값에서 추출된 감소값만큼 감소된 제2 지령 전류로 변경한다.
그 다음, 단계 S680에서는 제2 지령 전류를 조향모터(500)에 인가한다.
도시하지 않았지만, 도 5에 도시된 바와 같이, 단계 S670 다음에 감소된 제1 지령 전류를 반영하여 공급 전류를 재추정할 수 있다.
전술한 바에 의하면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(200)는 미리 설계한 룩업테이블을 이용함으로써 보다 효율적이고 빠르게 지령 전류를 조절할 수 있다.
이하에서는 본 개시에 따라 지령 전류를 조절할 때, 조향모터(500)의 회전속도에 대한 배터리(100)의 공급 전류 또는 조향모터(500)의 회전속도와 조향 토크의 관계에 대한 그래프를 참조하여 설명한다.
도 7은 본 개시에 따라 조향모터(500)의 회전 속도와 배터리(100)의 공급 전류의 관계를 지령 전류마다 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 7을 참조하면, 특정 지령 전류가 조향모터(500)에 인가되는 경우, 일반적으로 조향모터(500)의 회전 속도가 증가하면 배터리(100)의 공급 전류도 증가한다. 즉, 더 큰 조향모터(500)의 회전 속도를 구현하기 위해서는 더 큰 공급 전류가 필요하다.
한편, 조향모터(500)의 회전 속도가 동일한 경우, 조향모터(500)에 인가되는 지령 전류의 최댓값이 증가할수록 배터리(100)의 공급 전류도 증가한다. 즉 지령 전류의 최댓값이 증가하면 더 큰 공급 전류가 필요하다.
따라서, 제1 그래프(①) 내지 제5 그래프(⑤) 중에서, 가장 큰 지령 전류의 최댓값에 대응되는 그래프는 제1 그래프(①)이고, 가장 작은 지령 전류의 최댓값에 대응되는 그래프는 제5 그래프(⑤)이다.
본 개시에 따른 조향 제어 장치(200)가 조향모터(500)에 제1 그래프(①)에 따른 지령 전류를 인가하는 경우, 조향 제어 장치(200)에 의해 조향모터(500)의 회전 속도가 증가되면, 필요한 배터리(100)의 공급 전류도 제1 그래프(①)를 따라서 증가하게 된다.
이때, 배터리(100)의 공급 전류가 기준 전류(R)보다 커지면, 조향 제어 장치(200)의 내부 온도가 과열되어 조향 제어 장치(200)가 소손될 수 있다.
따라서, 조향모터(500)의 회전 속도 증가에 따라 배터리(100)의 공급 전류가 점점 증가하여 제1 지점(P1)에 도달하는 것이 예상되면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(200)는 지령 전류의 최댓값을 감소시킨다. 즉, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(200)는 제1 그래프(①)에 따른 지령 전류에서 제2 그래프(②)에 따른 지령 전류를 인가하게 된다.
마찬가지로, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(200)가 조향모터(500)에 제2 그래프(②)에 따른 지령 전류를 인가하는 경우, 배터리(100)의 공급 전류가 점점 증가하여 제2 지점(P2)에 도달하는 것이 예상되면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(200)는 제2 그래프(②)에 따른 지령 전류에서 제3 그래프(③)에 따른 지령 전류를 인가하게 된다.
한편, 제1 그래프(①) 내지 제5 그래프(⑤)는 본 개시를 쉽게 설명하기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 바람직하게는 무수히 많은 그래프들이 존재할 수 있다.
도 8은 본 개시에 따라 조향모터의 회전 속도와 조향 토크의 관계를 지령 전류마다 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 8을 참조하면, 도 7에 도시된 바와 동일하게, 제1 그래프(①) 내지 제5 그래프(⑤) 중에서, 가장 큰 지령 전류의 최댓값에 대응되는 그래프는 제1 그래프(①)이고, 가장 작은 지령 전류의 최댓값에 대응되는 그래프는 제5 그래프(⑤)이다.
본 개시에 따른 조향 제어 장치(200)가 조향모터(500)에 제1 그래프(①)에 따른 지령 전류를 인가하는 경우, 조향모터(500)의 회전 속도가 증가하여 제1 지점(P1)에 도달하는 경우, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(200)는 제1 그래프(①)에서 제2 그래프(②)를 따라 지령 전류를 조향모터(500)에 인가하게 된다.
마찬가지로, 조향모터(500)의 회전 속도가 증가하여 제2 지점(P2)에 도달하는 경우, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(200)는 제2 그래프(②)에서 제3 그래프(③)에 따라 지령 전류를 조향(500)에 인가하게 된다.
전술한 바에 의하면, 조향모터(500)의 회전 속도 증가에 따라 조향모터(500)의 조향 토크가 소폭 감소되더라도 본 개시는 조향 제어 장치(200)의 소손을 방지하여 안정적인 조향 보조력을 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 개시는 배터리의 공급 전류가 과잉 공급되는 것을 방지하여 에너지를 효율적으로 이용하는 조향 제어 장치 및 조향 제어 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시는 과열에 의한 제어 장치의 소손을 방지하여 운전자에게 주행 안정성을 제공하는 조향 제어 장치 및 조향 제어 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시는 조향 토크의 감소량을 최소화함으로써 조향 보조력을 안정적으로 제공하는 조향 제어 장치 및 조향 제어 방법을 제공할 수 있다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 기술 사상의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 조향 제어 시스템 100: 배터리
200: 조향 제어 장치 210: 지령 전류 계산부
220: 저항 계산부 230: 공급 전류 추정부
240: 지령 전류 인가부 300: 조향각 센서
400: 온도 센서 500: 조향모터
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Claims (20)

  1. 감지된 스티어링 휠의 조향 정보에 기초하여 제1 지령 전류를 계산하는 지령 전류 계산부;
    감지된 내부 온도에 기초하여 내부 저항을 계산하는 저항 계산부;
    입력된 배터리의 공급 전압과 상기 제1 지령 전류 및 상기 내부 저항에 기초하여 상기 배터리의 공급 전류를 추정하는 공급 전류 추정부; 및
    상기 공급 전류와 미리 설정된 기준 전류를 비교하고, 상기 공급 전류가 상기 기준 전류보다 크면, 상기 제1 지령 전류를 제2 지령 전류로 변경하고, 상기 제2 지령 전류를 조향모터에 인가하는 지령 전류 인가부를 포함하는 조향 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저항 계산부는,
    기준 온도와 상기 기준 온도에 대응되는 기준 저항을 미리 설정하고, 상기 내부 온도와 상기 기준 온도의 차이값과 상기 기준 저항을 이용하여 상기 내부 저항을 계산하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 저항 계산부는,
    상기 기준 저항에 미리 설정된 온도 계수 및 상기 차이값을 반영하여 보정값을 결정하고, 상기 기준 저항에 상기 보정값을 합산하여 상기 내부 저항을 계산하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 내부 온도는,
    상기 조향 제어 장치의 내부 온도와 상기 조향 모터의 내부 온도로 구분되고,
    상기 내부 저항은,
    상기 조향 제어 장치를 구성하는 소자 저항과 상기 조향 모터의 권선 저항으로 구분되는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기준 온도 및 상기 기준 저항은,
    상기 조향 제어 장치와 상기 조향 모터 각각에 구분되어 설정되고,
    상기 조향 모터의 내부 온도는 상기 조향 제어 장치의 내부 온도를 기초로 추정되는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 내부 저항은,
    상기 내부 온도가 증가되면, 증가되는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 공급 전류 추정부는,
    상기 조향모터의 출력을 피드백받고, 상기 조향모터의 출력을 반영하여 상기 공급 전류를 추정하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 공급 전류 추정부는,
    상기 제1 지령 전류가 상기 제2 지령 전류로 변경되면, 상기 제1 지령 전류 대신 상기 변경된 제2 지령 전류를 반영하여 상기 공급 전류를 재추정하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 지령 전류 인가부는,
    상기 공급 전류가 상기 기준 전류보다 크면, 상기 제1 지령 전류의 최댓값에서 미리 설정된 감소값만큼 감소시키는 제1 프로세스와, 감소된 지령 전류에 기초하여 재추정된 공급 전류와 상기 기준 전류를 재비교하는 제2 프로세스를 반복적으로 수행하고,
    상기 재추정된 공급 전류가 상기 기준 전류 이하인 경우를 만족하면, 상기 재추정된 공급 전류에 대응되는 제2 지령 전류를 상기 조향모터에 인가하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 지령 전류 인가부는,
    상기 공급 전류가 상기 기준 전류보다 크면, 상기 공급 전류와 상기 기준 전류의 차이값을 계산하고,
    미리 설정된 룩업테이블(Look-Up Table)에 기초하여 상기 차이값에 대응되는 감소값을 추출하고,
    상기 제1 지령 전류의 최댓값에서 상기 추출된 감소값만큼 감소된 상기 제2 지령 전류로 변경하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 지령 전류 인가부는,
    상기 공급 전류가 상기 기준 전류 이하이면, 상기 제1 지령 전류를 상기 조향모터에 인가하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  12. 감지된 스티어링 휠의 조향 정보에 기초하여 제1 지령 전류를 계산하는 지령 전류 계산 단계;
    감지된 내부 온도에 기초하여 내부 저항을 계산하는 저항 계산 단계;
    입력된 배터리의 공급 전압과 상기 제1 지령 전류 및 상기 내부 저항에 기초하여 배터리의 공급 전류를 추정하는 공급 전류 추정 단계; 및
    상기 공급 전류와 미리 설정된 기준 전류를 비교하고, 상기 공급 전류가 상기 기준 전류보다 크면, 상기 제1 지령 전류를 제2 지령 전류로 변경하고, 상기 제2 지령 전류를 조향모터에 인가하는 지령 전류 인가 단계를 포함하는 조향 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 저항 계산 단계는,
    기준 온도와 상기 기준 온도에 대응되는 기준 저항을 미리 설정하고, 상기 내부 온도와 상기 기준 온도의 차이값과 상기 기준 저항을 이용하여 상기 내부 저항을 계산하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 저항 계산 단계는,
    상기 기준 저항에 미리 설정된 온도 계수 및 상기 차이값을 반영하여 보정값을 결정하고, 상기 기준 저항에 상기 보정값을 합산하여 상기 내부 저항을 계산하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 내부 온도는,
    상기 조향 제어 장치의 내부 온도와 상기 조향 모터의 내부 온도로 구분되고,
    상기 내부 저항은,
    상기 조향 제어 장치를 구성하는 소자 저항과 상기 조향 모터의 권선 저항으로 구분되는 것을 특징으로 하는 조향 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 기준 온도 및 상기 기준 저항은,
    상기 조향 제어 장치와 상기 조향 모터 각각에 구분되어 설정되고,
    상기 조향 모터의 내부 온도는 상기 조향 제어 장치의 내부 온도를 기초로 추정되는 것을 특징으로 하는 조향 제어 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 공급 전류 추정 단계는,
    상기 조향모터의 출력을 피드백받고, 상기 조향모터의 출력을 반영하여 상기 공급 전류를 추정하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 지령 전류 인가 단계는,
    상기 공급 전류가 상기 기준 전류보다 크면, 상기 제1 지령 전류의 최댓값에서 미리 설정된 감소값만큼 감소시키는 제1 프로세스와, 감소된 지령 전류에 기초하여 재추정된 공급 전류와 상기 기준 전류를 재비교하는 제2 프로세스를 반복적으로 수행하고,
    상기 재추정된 공급 전류가 상기 기준 전류 이하인 경우를 만족하면, 상기 재추정된 공급 전류에 대응되는 제2 지령 전류를 상기 조향모터에 인가하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 방법.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 지령 전류 인가 단계는,
    상기 공급 전류가 상기 기준 전류보다 크면, 상기 공급 전류와 상기 기준 전류의 차이값을 계산하고,
    상기 미리 설정된 감소값 테이블에서 상기 차이값에 대응되는 감소값을 추출하고,
    상기 제1 지령 전류의 최댓값에서 상기 추출된 감소값만큼 감소된 상기 제2 지령 전류로 변경하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 방법.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 지령 전류 인가 단계는,
    상기 공급 전류가 상기 기준 전류 이하이면, 상기 제1 지령 전류를 상기 조향모터에 인가하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 방법.
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