WO2020184893A1 - 조향 보조 시스템, 조향 제어 장치 및 조향 제어 방법 - Google Patents

조향 보조 시스템, 조향 제어 장치 및 조향 제어 방법 Download PDF

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WO2020184893A1
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steering control
control device
steering
rack stroke
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김태식
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주식회사 만도
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Definitions

  • the present disclosure relates to a steering assist system, a steering control device, and a steering control method.
  • a redundant system that controls the steering of the vehicle by using two or more controllers in a conventional system using one controller that controls the vehicle is applied.
  • Interest is increasing as a steering assist system.
  • Such a redundant system can provide higher driving stability by performing a control operation of two or more controllers.
  • the present disclosure is intended to provide a steering assist system, a steering control device, and a steering control method capable of steering a vehicle even if a specific steering control device among a plurality of steering control devices fails.
  • the present disclosure is to provide a steering assistance system, a steering control device, and a steering control method capable of preventing a steering control device in a normal state from being burned out by overheating when a specific steering control device fails.
  • the present disclosure is to provide a steering assistance system, a steering control device, and a steering control method capable of preventing a delay in a steering response time by applying a command current to a steering motor according to various application patterns.
  • the present disclosure provides a steering angle sensor that senses a steering angle by rotation of a steering wheel and generates and outputs steering information about the steering angle, and a first winding motor therein.
  • the steering motor including the second winding motor, the first steering control device electrically connected to the first winding motor, and the second winding motor are electrically connected to each other, and are electrically connected to enable mutual communication with the first steering control device.
  • a second steering control device connected to each other, wherein the first steering control device calculates a target rack stroke and a target command current corresponding to the target rack stroke based on the steering information, and determines whether the second steering control device fails.
  • the first command current equal to the target command current is applied to the steering motor according to a preset application pattern, and if the second steering control device fails, the target command current is half It provides a steering assist system, characterized in that the second command current is applied to the steering motor by calculating the corresponding second command current.
  • the present disclosure provides a rack stroke calculation unit that calculates a target rack stroke based on steering information input by a driver, a fail recognition unit that recognizes whether another steering control device fails, and a target according to the target rack stroke. Calculate the command current, but if the other steering control device fails, the first command current is calculated, and if the other steering control device fails, the command current calculation unit and other steering controls calculate a second command current smaller than the first command current.
  • a first command current is applied to the steering motor according to a preset application pattern, and when the other steering control device is not failing, a steering control device including a command current applying unit that applies a second command current to the steering motor.
  • the present disclosure provides a rack stroke calculation step of calculating a target rack stroke based on steering information input by a driver, a target command current calculation step of calculating a target command current according to the target rack stroke, and other steering
  • a fail recognition step of recognizing whether the control device fails, and if the other steering control device fails, the first command current is calculated, and if the other steering control device is not fail, the second command current smaller than the first command current is calculated.
  • the command current calculation step and the other steering control device fail, the first command current is applied to the steering motor according to the preset application pattern, and when the other steering control device fails, the second command current is applied to the steering motor. It provides a steering control method including the step of applying a current.
  • the present disclosure can provide a steering assistance system, a steering control device, and a steering control method capable of steering a vehicle even if a specific steering control device among a plurality of steering control devices fails. have.
  • the present disclosure provides a steering assistance system, a steering control device, and a steering control method capable of preventing a steering control device in a normal state from being burned out by overheating when a specific steering control device fails. I can.
  • the present disclosure provides a steering assistance system, a steering control device, and a steering control method capable of preventing a delay in a steering response time by applying a command current to a steering motor according to various application patterns. I can.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a steering assistance system according to the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram for describing an embodiment of a steering assistance system according to the present disclosure.
  • FIG. 4 is a graph showing a command current according to the number of steering control devices.
  • FIG. 5 is a graph showing a rack stroke and an internal temperature over time when a plurality of steering control devices according to the present disclosure are normal.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating another embodiment of a steering assistance system according to the present disclosure.
  • FIG. 7 is a first graph showing a rack stroke and an internal temperature over time when a specific steering control device according to the present disclosure fails.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a steering control apparatus according to the present disclosure.
  • 9 is a graph showing an application pattern of a command current.
  • FIG. 10 is a first graph showing an application pattern of a command current according to a target rack stroke.
  • 11 is a second graph showing an application pattern of a command current according to a target rack stroke.
  • FIG. 12 is a graph showing an application pattern of a command current according to an internal temperature sensed when the steering control device according to the present disclosure fails.
  • FIG. 13 is a second graph showing a rack stroke and an internal temperature over time when the steering control device according to the present disclosure fails.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating an embodiment of a steering control method according to the present disclosure.
  • 15 is a flowchart illustrating another embodiment of a steering control method according to the present disclosure.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a steering assistance system 100 according to the present disclosure.
  • the steering assistance system 100 includes a sensor module 110, a first steering control device 120, a second steering control device 130, and a steering motor 140.
  • Can include.
  • the sensor module 110 may sense internal information about a vehicle such as a vehicle, generate an electrical signal indicating the internal information, and output it to the first steering control device 120 and the second steering control device 130. .
  • the sensor module 110 senses the speed of the vehicle, generates a signal indicating speed information, and outputs it to the first steering control device 120 and the second steering control device 130.
  • the sensor module 110 senses the speed of the vehicle, generates a signal indicating speed information, and outputs it to the first steering control device 120 and the second steering control device 130.
  • it is not limited thereto.
  • the sensor module 110 may include one or more sensors.
  • the sensor module 110 includes a steering angle sensor 111, a rack position sensor 112, a temperature sensor 113, and a motor position sensor 114. ), etc.
  • the steering angle sensor 111 senses a steering angle due to rotation of the steering wheel, generates a signal indicating steering information, and outputs it to at least one of the first steering control device 120 and the second steering control device 130. can do.
  • the rack position sensor 112 detects the position of the rack of the rack bar (not shown), and generates a signal indicating rack stroke information for the rack stroke corresponding to the position of the rack, thereby first steering It may be output to at least one of the control device 120 and the second steering control device 130.
  • the temperature sensor 113 senses the internal temperature of the first steering control device 120 or the second steering control device 130, generates a signal indicating temperature information, and generates the first steering control device 120 and It may be output to at least one of the second steering control devices 130.
  • the motor position sensor 114 detects the rotation angle of the steering motor 140 and generates a signal indicating rotation angle information to at least one of the first steering control device 120 and the second steering control device 130. You can print on one.
  • the steering control apparatus may receive internal information from the sensor module 110, calculate a steering control value for providing a steering assist force, and output an electrical control signal corresponding thereto to the steering motor 140.
  • the steering control device receives steering information from the steering angle sensor 111, calculates a required target rack stroke and a target command current according to the target rack stroke based on the steering information, and transfers the command current to the steering motor 140. Approved.
  • the target rack stroke may mean a rack stroke of a rack bar required to generate an appropriate steering assist force according to steering information.
  • the target command current is an input current of the steering motor 140 and may mean a current that generates an output of the steering motor 140 necessary for the rack bar to move linearly by a target rack stroke.
  • the target command current may be an alternating current (AC) and may be expressed as a root mean square (RMS).
  • AC alternating current
  • RMS root mean square
  • Such a steering control device may be implemented with an electronic controller unit (ECU) including a micro controller unit (MCU), an inverter, a printed circuit board (PCB), and the like, and software. However, it is not limited thereto.
  • ECU electronic controller unit
  • MCU micro controller unit
  • PCB printed circuit board
  • the steering assistance system 100 including a plurality of steering control devices may implement a redundant system.
  • the steering assistance system 100 according to the present disclosure implements a redundant system including the first steering control device 120 and the second steering control device 130.
  • the present invention is not limited thereto, and the steering assistance system 100 may implement a redundant system including three or more steering control devices. The operation of the redundant system will be described later in detail with reference to FIGS. 2 to 7.
  • the steering motor 140 may receive a control signal from a steering control device and generate an output corresponding to the control signal. Specifically, the steering motor 140 may receive a command current from each of the first steering control device 120 and the second steering control device 130 and may be driven at a torque and rotation speed corresponding to the total command current.
  • the steering motor 140 may be a dual-winding BLAC (Brushless AC) motor. That is, the steering motor 140 may include a first winding motor and a second winding motor therein.
  • BLAC Battery-AC
  • the rack bar coupled with the steering motor 140 performs linear motion by the rotation of the steering motor 140, and rack stroke is generated by the linear motion of the rack bar. Specifically, when the steering motor 140 is driven, the rack bar performs a linear motion, and the tie rod, knuckle arm, and wheel coupled to the rack bar move left or right.
  • the rack stroke may increase or decrease with the range of the ends (x end and -x end ) of the rack. And, as the rack stroke moves away from the origin in either direction, the rack bar performs a left or right linear motion.
  • the sign of the x-axis may correspond to the position of the rack.
  • +x may mean a state in which the rack bar has moved to the right
  • -x may mean a state in which the rack bar has moved to the left.
  • the rack force corresponding to the output of the steering motor 140 tends to increase nonlinearly.
  • the rack stroke increases from x 1 to x end
  • the corresponding lag force increases from y 2 to y 5
  • the overall graph shape becomes a curve passing through the P 1 to P end .
  • the graph outline is symmetric about the y-axis. Accordingly, P 1 ⁇ P is the end with P '1 ⁇ P' end is also symmetrical.
  • the command current applied to the steering motor 140 must also increase.
  • the internal temperature of the steering control device for example, the temperature of the PCB included in the steering control device
  • the internal temperature of one steering control device may overheat and burn out.
  • each of the remaining steering control devices in a normal state steers the command current corresponding to 1/N of the maximum target command current to the limit to prevent burnout. It is applied to the motor 140, it is possible to preset a reference rack stroke (x R ) corresponding to this command current.
  • the reference rack stroke (x R ) is when a specific steering control device among the plurality of steering control devices fails and controls the steering motor 140 only with the remaining steering control devices in a normal state, the remaining steering control devices due to overheating. It can mean a limiting rackstroke that can be implemented without being burned out.
  • the second steering control device 130 Is stored in advance by setting y 3 corresponding to half of the rack force value y 5 at the end of the rack (x end , -x end ) and the corresponding rack stroke as the reference rack stroke (x R ).
  • the steering assistance system 100 may prevent the steering control device from being burned due to overheating by each of the plurality of steering control devices controlling the steering motor 140.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an embodiment of the steering assistance system 100 according to the present disclosure
  • FIG. 4 is a graph showing a command current according to the number of steering control devices
  • FIG. 5 is a plurality of This is a graph showing the rack stroke and internal temperature over time when the steering control device is normal.
  • each of the plurality of steering control devices may be implemented as an ECU including an MCU, an inverter, and a PCB (not shown).
  • the first steering control device 120 can be implemented as a first ECU including a first MCU 121, a first inverter 122, and the like
  • the second steering control device 130 is a second MCU It can be implemented with a second ECU including 131 and a second inverter 132.
  • a plurality of steering control devices are electrically connected to each other to implement a redundant system.
  • the first steering control device 120 and the second steering control device 130 are electrically connected.
  • the second steering control device 130 may recognize the state of the first steering control device 120 by receiving the above-described electrical signal.
  • the electrical signal can be implemented in the form of a flag.
  • each of the plurality of steering control devices is electrically connected to a plurality of winding motors included in the dual winding steering motor 140.
  • the first inverter 122 included in the first steering control device 120 is electrically connected to the first winding motor 141 included in the steering motor 140
  • the second steering control device 130 The second inverter 132 included in) is electrically connected to the second winding motor 142 included in the steering motor 140.
  • Each of the plurality of steering control devices may calculate a target rack stroke based on the steering information and calculate a target command current corresponding to the target rack stroke.
  • the first MCU 121 included in the first steering control device 120 calculates a target rack stroke and a target command current.
  • each of the plurality of steering control devices may calculate a command current for finally applying the target command current to the steering motor 140 in consideration of state information of other steering control devices.
  • each of the plurality of steering control devices may calculate a part of the target command current.
  • the first MCU 121 and the second MCU 131 correspond to half of the target command current.
  • Each of the command currents to be calculated is calculated.
  • the command current may preferably be a value obtained by dividing the target command current according to the number of steering control devices.
  • the command current calculated by one steering control device is the same as the target command current I. Do.
  • the command current calculated in each steering control device is half of the target command current I ( ) Corresponds to.
  • the command current calculated in each steering control device is equal to 3 equal parts of the target command current I ( ) Corresponds to.
  • the command current calculated by each of the plurality of steering control devices is a value obtained by dividing N by the target command current (I) ( ) Can be.
  • each of the plurality of steering control devices applies a command current to each of the connected winding motors.
  • the command current calculated by the first MCU 121 is applied to the first winding motor 141 through the first inverter 122, and calculated by the second MCU 131 The command current is applied to the second winding motor 142 through the second inverter 132.
  • the rack bar may be moved to the end (eg, x end ) without each steering control device being damaged due to overheating.
  • the rack stroke increases from the center position of the rack
  • the internal temperature of each of the plurality of steering control devices also increases.
  • the rack can reach the end (eg, x end ) before the steering control device is burned out due to overheating. That is, the time at which the rack reaches the end (t 1 ) is less than the burnout time (t b1 ) according to the limit temperature (T).
  • the steering assistance system 100 provides an effect of moving the rack to the end while preventing each steering control device from being burned due to overheating.
  • the steering assistance system 100 may control the steering motor 140 only with the remaining normal steering control devices.
  • FIG. 6 is a block diagram for explaining another embodiment of the steering assistance system 100 according to the present disclosure
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a rack stroke and an internal temperature according to time when a specific steering control device according to the present disclosure fails. This is the first graph.
  • the steering assistance system 100 uses only the remaining steering control devices in a normal state to prevent a safety accident. Limited steering can be performed.
  • the steering control apparatus in a normal state may control the steering motor 140 with a command current corresponding to a preset reference rack stroke as a limit range in order to prevent burnout due to overheating.
  • the second steering control device 130 fails due to an error such as the second MCU 131 and the second inverter 132, the second steering control device 130 generates a flag. Output to the first steering control device 120.
  • the first steering control device 120 receives the flag from the second steering control device 130, the first steering control device 120 is half of the command current corresponding to the end (eg, x end ) of the rack.
  • the first winding motor 141 is controlled by using as the limit range. Accordingly, the range of the rack stroke is also reduced.
  • the steering control device in a normal state applies the corresponding target command current to the steering motor 140, the internal temperature of the steering control device rises rapidly, and the normal state The phosphorus steering control device may burn out due to overheating.
  • the first steering control device 120 in a normal state is applied differently from that shown in FIG. 5. Since the value of the command current exceeds the limit value, the first steering control device 120 is burned out due to overheating before the rack reaches the end (eg, x end ). That is, the time at which the first steering control device 120 burns out due to overheating (t b2 ) is less than the time at which the rack reaches the end (for example, x end ) (t 1 ) due to this overheating ( is less than t b1 ).
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a steering control apparatus 200 according to the present disclosure.
  • the steering control apparatus 200 may include a rack stroke calculation unit, a fail recognition unit, a command current calculation unit, a command current application unit, and the like.
  • the steering control device 200 may mean each of the first steering control device 120 and the second steering control device 130.
  • the rack stroke calculation unit may calculate a target rack stroke based on steering information input by the driver. For example, the rack stroke calculation unit receives steering information detected by the steering angle sensor 111 and calculates the rack stroke using the steering angle of the steering wheel indicated by the steering information.
  • the rack stroke according to the steering angle of the steering wheel can be calculated through design values and algorithms by the designer.
  • the rack stroke calculation unit may generate information on the rack stroke and output it to the command current calculation unit and the command current applying unit.
  • the fail recognition unit may recognize whether other steering control devices fail. Specifically, when the fail recognition unit receives a flag indicating failure from another steering control device, it may recognize a failure of the other steering control device.
  • the second steering control device 130 when the second steering control device 130 fails, the second steering control device 130 transmits a flag to the first steering control device 120, and the first steering control device
  • the fail recognition unit included in 120 receives the flag and recognizes the failure of the second steering control device 130.
  • the present invention is not limited thereto, and when the first steering control device 120 fails, the fail recognition unit included in the second steering control device 130 also prevents the failure of the first steering control device 120 as described above. I can recognize it.
  • the fail recognition unit may recognize a failure of another steering control device and output information on the result to the command current calculation unit and the command current applying unit.
  • the command current calculation unit calculates the target command current according to the target rack stroke, but calculates the first command current if the other steering control device fails, and calculates the second command current smaller than the first command current if the other steering control device fails. Can be calculated.
  • the command current calculation unit calculates the first command current equal to the target command current, and when the other steering control device fails, the second command is divided by the number of steering control devices from the target command current. You can calculate the current.
  • the command current calculation unit included in the first steering control device 120 first calculates the target command current according to the target rack stroke, and if the second steering control device 130 fails, 1 of the target command current Multiply /2 to calculate the command current (the second command current).
  • the command current calculation unit included in the first steering control device 120 calculates a target command current according to the target rack stroke, and when the second steering control device 130 fails, a command equal to the target command current Calculate the current (first command current).
  • the first command current and the second command current may mean a current calculated by reflecting the state of the other steering control device.
  • the range of the first command current may be relatively larger than the range of the second command current so as to implement a rack stroke larger than the reference rack stroke.
  • the command current applying unit applies the first command current to the steering motor 140 according to a preset application pattern, and when the other steering control device fails, the second command current is applied to the steering motor 140 ) Can be applied.
  • the application pattern may refer to a pattern for inputting a command current to the steering motor 140 in order to prevent the steering control device 200 from being burned due to overheating. If the command current applying unit continuously applies the first command current without a specific application pattern, the internal temperature of the steering control device 200 may rise rapidly and burn out. Accordingly, the command current applying unit may apply the first command current to the steering motor 140 in a specific application pattern so as to delay the rapid rise of the internal temperature as much as possible.
  • the command current applying unit transmits the second command current to the steering motor 140 without using a specific application pattern. Even if applied, the steering control device 200 is not burned due to overheating.
  • 9 is a graph showing an application pattern of a command current.
  • the first application pattern is a pattern formed so that the command current is continuously and uniformly applied to the steering motor 140
  • the second application pattern is an input period (Cycle, C) and a duty ratio in which the command current is constant.
  • D may be a pattern formed to become a square wave having Amplitude.
  • it is not limited thereto.
  • the command current application unit periodically transmits the first command current to the steering motor 140 based on a preset input period.
  • the first command current is a square wave having an input period (C) and a preset duty ratio (D) according to the application pattern.
  • the command current applying unit can collectively use only one of the various application patterns as described above, but may use application patterns set differently according to the target rackstroke. I can.
  • FIG. 10 is a first graph showing an application pattern of a command current according to a target rack stroke.
  • the range of the steering control device 200 is based on the rack when the pre-set stroke (x R), based on the rack stroke (x R) less than or equal to the target rack stroke (x T), as described above the 1
  • the target command current (I 11 ) is smaller than the reference command current (I R ) corresponding to the reference rack stroke (x R ). Therefore, the steering control device 200 in a normal state calculates a target rack stroke (x T ) smaller than the reference rack stroke (x R ) and a first target command current (I 11 ) according to the target rack stroke (x T ). In this case, the steering control device 200 in a normal state may calculate a first command current equal to the first target command current I 11 and continuously and constantly apply it to the steering motor 140.
  • the command current applying unit included in the second steering control device 130 applies a target rack stroke (x T ) and a preset reference rack stroke (x R ). Compare. If the target rack stroke (x T ) determined according to the steering information input by the driver is less than the reference rack stroke (x R ), the command current applying unit steers the first command current equal to the first target command current (I 11 ). It is continuously and constantly applied to the motor 140.
  • the steering control device 200 in a normal state calculates a target rack stroke (x T ) that is greater than or equal to the reference rack stroke (x R ) and a second target command current (I 12 ) according to the target rack stroke (x T ). In this case, the steering control device 200 calculates a first command current equal to the second target command current I 12 , and inputs a preset first command current until the rack stroke satisfies the target rack stroke (x T ).
  • a square wave including a period and a duty ratio may be applied to the steering motor 140.
  • the command current applying unit included in the second steering control device 130 compares the target rack stroke (x T ) and the reference rack stroke (x R ). . If the target rack stroke (x T ) determined according to the steering information input by the driver is greater than the reference rack stroke (x R ), the command current applying unit inputs the first command current equal to the second target command current (I 12 ). It is periodically applied to the steering motor 140 based on the period.
  • the steering control apparatus 200 may efficiently prevent overheating by differently applying patterns of the first command current according to the target rack stroke x T.
  • the embodiment as shown in FIG. 10 applies the first command current to the steering motor 140 only with a specific application pattern determined according to the result of comparing the target rack stroke (x T ) and the reference rack stroke (x R ). Is to do.
  • 11 is a second graph showing an application pattern of a command current according to a target rack stroke.
  • the steering control device 200 may additionally calculate the reference command current I R.
  • the command current calculation unit included in the first steering control device 120 corresponds to a preset reference rack stroke (x R ). Calculate the reference command current (I R ).
  • the command current applying unit applies the reference command current I R to the steering motor 140 until the rack stroke reaches the reference rack stroke x R. At this time, since the steering control apparatus 200 needs to check information on the actual rack stroke, it may receive rack stroke information from the rack position sensor 112.
  • the command current applying unit included in the first steering control device 120 is detected by the rack position sensor 112 when the other steering control device (for example, the second steering control device 130) fails.
  • the rack stroke information corresponding to the position of the rack is input.
  • the command current applying unit applies the reference command current I R to the steering motor 140 until the rack stroke reaches the reference rack stroke x R.
  • the first command current equal to the target command current is used.
  • a specific application pattern is used to prevent burnout of the control device 200.
  • the command current applying unit is the target command current until the rack stroke reaches the target rack stroke (x T ).
  • the same first command current I 1 is applied to the steering motor 140 according to the application pattern.
  • the steering control apparatus 200 provides an effect of preventing a rapid increase in internal temperature while minimizing a steering response time.
  • FIG. 12 is a graph showing an application pattern of a command current according to an internal temperature sensed when the steering control device according to the present disclosure fails.
  • the steering control device 200 in a normal state may receive temperature information about its own internal temperature from the temperature sensor 113.
  • the command current applying unit included in the first steering control device 120 may be applied to the internal temperature sensed by the temperature sensor 113. Receive temperature information.
  • the steering control device 200 in the normal state applies the first command current as a square wave to the steering motor 140, but the duty ratio of the square wave is applied when the other steering control device fails. It is adjusted based on the received initial temperature information of the steering control device 200 in a normal state.
  • the initial temperature information may mean, for example, an internal temperature of the first steering control device 120 when the second steering control device 130 fails.
  • the command current applying unit included in the first steering control device 120 has a preset input period and a duty ratio.
  • a square wave is applied to the steering motor 140, but the duty ratio is determined based on initial temperature information of the first steering control device 120 received when the second steering control device 130 fails.
  • the duty ratio may decrease as the initial internal temperature included in the initial temperature information increases, and may increase as the initial internal temperature decreases.
  • the internal temperature of the steering control device 200 in a normal state increases while the first command current is applied within one period (C).
  • the first command current is not applied within one period (C)
  • the internal temperature decreases.
  • the first initial internal temperature is greater than the second initial internal temperature under the same condition as the period C and the first command current I 1
  • the first duty of the first application pattern corresponding to the first initial internal temperature The ratio (D 1 ) is smaller than the second duty ratio (D 2 ) of the second application pattern corresponding to the second initial internal temperature.
  • the steering control apparatus 200 provides an effect of minimizing the steering response time while preventing burnout due to overheating by adjusting the time for applying the command current in consideration of the initial temperature.
  • FIG. 13 is a second graph showing a rack stroke and an internal temperature over time when the steering control device according to the present disclosure fails.
  • the steering control device 200 in a normal state applies a command current to the steering motor 140 in the form of a square wave
  • the command current is applied to the steering motor 140 within one cycle, resulting in rack stroke.
  • the internal temperature of the steering control device 200 in a normal state also increases in the same section.
  • the internal temperature of the steering control device 200 in a normal state decreases in the same section. Then, the internal temperature rises and falls repeatedly until the rack reaches the end (eg, x end ).
  • the steering control device 200 may divide the target rack stroke into one or more sections, calculate a command current for each section, and apply the command current for each section to the steering motor 140.
  • the command current calculation unit 230 calculates the target command current according to the target rack stroke from the first command current, but divides the first command current into one or more sections from the position of the current rack to the target rack stroke to calculate the command current for each section. I can.
  • the command current applying unit 240 may apply a command current for each divided section to the steering motor 140. Referring to FIG.
  • the rack stroke section is 0- It is divided into x 1 , x 1 -x R , x R -x 2 , x 2 -x end , and the command current value applied to the steering motor in each section is 40%, 50%, 75% of the target command current value, It can be set to 100%.
  • the command current applying unit 240 is 40% of the target command current value in the 0-x 1 section, 50% of the target command current value in the x 1 -x R section, and the target command in the x R -x 2 section. 75% of the current value and 100% of the target command current value in the x 2 -x end section may be applied to the steering motor 140.
  • the steering control device 200 receives rack stroke information corresponding to the position of the rack detected by the rack position sensor, and when the rack stroke reaches the starting point of each section of the divided target rack stroke, the command current for each section is calculated.
  • a square wave having a preset input period and duty ratio may be applied to the steering motor 140.
  • the command current applying unit 240 may receive rack stroke information corresponding to the position of the rack sensed by the rack position sensor and determine which point in which section the current position of the rack has reached. And, when the position of the rack reaches the starting point of each section, the command current applying unit 240 may apply the command current for each section to the steering motor 140 in a square wave having a preset input period and duty ratio. .
  • the steering control device 200 steers the command current applied to a section including a preset reference rack stroke or a rack stroke larger than the reference rack stroke in a square wave having a preset input period and duty ratio among the command currents for each section. It can be applied to the motor 140.
  • the command current applying unit 240 is a command applied to a section including a reference rack stroke or a rack stroke larger than the reference rack stroke among the command current for each section generated when the target rack stroke is greater than the reference rack stroke.
  • Current can be applied as a square wave having a preset input period and duty ratio.
  • the command current applying unit 240 may receive the internal temperature of the steering control device 200 from the temperature sensor 113 and use it as initial temperature information. That is, when the position of the command current applying unit 240 reaches the starting point of the above-described section, the duty ratio of the command current applied to the steering motor 140 may be determined based on the initial temperature information. For example, when the second steering device 130 is fail, the target rack stroke is x 2 in FIG.
  • the current position of the rack is '0', and the reference stroke is x R , the first steering device 120 )
  • the duty ratio is determined based on the temperature information when the position of the rack is located at x R at 50% in the 1 -x R section and in the x R -x 2 section, and the command current can be applied with a 75% square wave. have.
  • the steering control device 200 may apply an appropriate command current by dividing the target rack stroke into one or more sections, and by applying the command current in a predetermined duty ratio and application pattern, the internal temperature is overheated. Burning of the steering control device 200 can be prevented.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating an embodiment of a steering control method according to the present disclosure.
  • step S1410 a target rack stroke (x T ) is calculated based on steering information input by the driver, and in step S1420, a target command current according to the target rack stroke (x T ) is calculated. In S1430, it is recognized whether the other steering control device has failed.
  • the command current is calculated differently according to whether the other steering control device fails. That is, if the other steering control device fails, the first command current is calculated in step S1441, and if the other steering control device fails, the second command current smaller than the first command current is calculated in step S1442.
  • the first command current equal to the target command current is calculated in step S1441
  • the other steering control device If (the first steering control device 120 or the second steering control device 130) does not fail, in step S1442, the second command is divided by the number of steering control devices (for example, 1/2) from the target command current. Calculate the current.
  • step S1450 the second command current is continuously and constantly applied to the steering motor 140.
  • step S1460 the target rack stroke (x T ) and the preset reference rack stroke (x R ) are compared.
  • step S1471 a first command current is periodically applied to the steering motor 140 based on a preset input period.
  • step S1472 If the target rack stroke (x T ) is less than or equal to the reference rack stroke (x R ), in step S1472, the first command current is continuously and constantly applied to the steering motor 140,
  • the steering control method according to the present disclosure skips step S1460 and periodically applies the first command current to the steering motor 140 based on a preset input period. can do.
  • the first command current may be calculated as a command current for each section divided into one or more sections by dividing the target rack stroke (x T ) into one or more sections. Accordingly, in steps S1471 and S1472, the command current for each section may be periodically applied or may be applied constantly.
  • 15 is a flowchart illustrating another embodiment of a steering control method according to the present disclosure.
  • steps S1510 to S1530 are the same as steps S1410 to S1430 shown in FIG. 14 and thus are omitted.
  • step S1541 a reference command current corresponding to a preset reference rack stroke (x R ) is calculated, and in step S1542, a first command current is calculated.
  • step S1543 a second command current smaller than the first command current is calculated.
  • step S1550 the second command current is continuously and constantly applied to the steering motor 140.
  • step S1560 the rack position sensor 112 detects the position of the rack and outputs rack stroke information.
  • step S1571 the target rack stroke (x T ) and the reference rack stroke (x R ) are compared.
  • step S1581 the first command current is continuously and constantly applied to the steering motor 140.
  • the reference command current is applied to the steering motor 140 until the rack stroke reaches the reference rack stroke (S1572) (S1582).
  • the first command current is applied to the steering motor 140 according to the application pattern until the rack stroke reaches the target rack stroke (S1573) (S1583).
  • the present disclosure can provide a steering assistance system, a steering control device, and a steering control method capable of steering a vehicle even if a specific steering control device among a plurality of steering control devices fails. have.
  • the present disclosure provides a steering assistance system, a steering control device, and a steering control method capable of preventing a steering control device in a normal state from being burned out by overheating when a specific steering control device fails. I can.
  • the present disclosure can provide a steering assistance system, a steering control device, and a steering control method capable of preventing a delay in a steering response time by applying a command current to a steering motor according to various application patterns.

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Abstract

본 개시는 조향 보조 시스템, 조향 제어 장치 및 조향 제어 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시에 따른 조향 제어 장치는 운전자에 의해 입력된 조향 정보에 기초하여 목표 랙스트로크를 계산하고, 목표 랙스트로크에 따른 목표 지령전류를 계산하되, 타 조향 제어 장치의 페일 여부에 따라 서로 다른 지령전류를 계산하고, 미리 설정된 인가패턴에 따라 조향모터에 인가한다.

Description

조향 보조 시스템, 조향 제어 장치 및 조향 제어 방법
본 개시는 조향 보조 시스템, 조향 제어 장치 및 조향 제어 방법에 관한 것이다.
요즘, 소비자들의 요구에 따라 차량의 안전 제어 시스템에 대한 개발이 급격히 발전하고 있다. 이러한 안전 시스템은 조향, 제동, 서스펜션 등 다양한 분야에 적용되고 있고 최근에는 전자 부품을 이용하여 다양한 방법으로 구현되고 있다.
특히, 차량의 조향을 보조하는 조향 보조 시스템에 있어서, 차량의 제어를 수행하는 하나의 컨트롤러를 이용한 종래의 시스템에서 2개 이상의 컨트롤러를 이용하는 하여 차량의 조향을 제어하는 리던던트 시스템(Redundant system)을 적용한 조향 보조 시스템으로 관심이 증대되고 있다. 이러한 리던던트 시스템은 2개 이상이 컨트롤러 각각이 제어 동작을 수행함으로써 보다 높은 주행 안정성을 제공할 수 있다.
다만, 리던던트 시스템을 구현하는 조향 제어 시스템에서 특정 컨트롤러가 페일(Fail)인 경우, 나머지 정상 상태인 컨트롤러만으로 운전자에 의해 요구되는 조향 보조력을 제공하는 것은 매우 제한된다. 만약, 일부 컨트롤러만으로 무리하게 조향모터를 제어하는 경우, 정상 상태인 컨트롤러마저도 과열로 인해 소손될 수 있는 문제점이 있다.
이러한 배경에서, 본 개시는 복수의 조향 제어 장치 중 특정 조향 제어 장치가 페일이더라도 차량의 조향을 수행할 수 있는 조향 보조 시스템, 조향 제어 장치 및 조향 제어 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 개시는 특정 조향 제어 장치가 페일인 경우에 정상 상태인 조향 제어 장치가 과열에 의해 소손되는 것을 방지할 수 있는 조향 보조 시스템, 조향 제어 장치 및 조향 제어 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 개시는 본 개시는 다양한 인가패턴에 따라 지령전류를 조향모터에 인가함으로써 조향 응답 시간의 지연을 방지할 수 있는 조향 보조 시스템, 조향 제어 장치 및 조향 제어 방법을 제공하고자 한다.
전술한 과제를 해결하기 위하여, 일 측면에서, 본 개시는 스티어링 휠의 회전에 의한 조향각을 감지하고, 조향각에 대한 조향 정보를 생성하여 출력하는 조향각 센서와, 내부에 제1 와인딩(Winding) 모터와 제2 와인딩(Winding) 모터를 포함하는 조향모터와, 제1 와인딩 모터와 전기적으로 연결되는 제1 조향 제어 장치 및 제2 와인딩 모터와 전기적으로 연결되고, 제1 조향 제어 장치와 상호 통신 가능하도록 전기적으로 연결되는 제2 조향 제어 장치를 포함하되, 제1 조향 제어 장치는, 조향 정보에 기초하여 목표 랙스트로크와 목표 랙스트로크에 대응되는 목표 지령전류를 계산하고, 제2 조향 제어 장치의 페일 여부를 인식하고, 제2 조향 제어 장치가 페일이면, 목표 지령전류와 동일한 제1 지령전류를 미리 설정된 인가패턴에 따라 조향모터에 인가하고, 제2 조향 제어 장치가 페일이 아니면, 목표 지령전류의 절반에 해당하는 제2 지령전류를 계산하여 제2 지령전류를 조향모터에 인가하는 것을 특징으로 하는 조향 보조 시스템을 제공한다.
다른 측면에서, 본 개시는 운전자에 의해 입력된 조향 정보에 기초하여 목표 랙스트로크를 계산하는 랙스트로크 계산부와, 타 조향 제어 장치의 페일 여부를 인식하는 페일 인식부와, 목표 랙스트로크에 따른 목표 지령전류를 계산하되, 타 조향 제어 장치가 페일이면 제1 지령전류를 계산하고, 타 조향 제어 장치가 페일이 아니면 제1 지령전류보다 작은 제2 지령전류를 계산하는 지령전류 계산부 및 타 조향 제어 장치가 페일이면, 제1 지령전류를 미리 설정된 인가패턴에 따라 조향모터에 인가하고, 타 조향 제어 장치가 페일이 아니면, 제2 지령전류를 조향모터에 인가하는 지령전류 인가부를 포함하는 조향 제어 장치를 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 개시는 운전자에 의해 입력된 조향 정보에 기초하여 목표 랙스트로크를 계산하는 랙스트로크 계산 단계와, 목표 랙스트로크에 따른 목표 지령전류를 계산하는 목표 지령전류 계산 단계와, 타 조향 제어 장치의 페일 여부를 인식하는 페일 인식 단계와, 타 조향 제어 장치가 페일이면, 제1 지령전류 계산하고, 타 조향 제어 장치가 페일이 아니면, 제1 지령전류보다 작은 제2 지령전류를 계산하는 지령전류 계산 단계 및 타 조향 제어 장치가 페일이면, 제1 지령전류를 미리 설정된 인가패턴에 따라 조향모터에 인가하고, 타 조향 제어 장치가 페일이 아니면, 제2 지령전류를 조향모터에 인가하는 지령전류 인가 단계를 포함하는 조향 제어 방법를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 개시에 의하면, 본 개시는 복수의 조향 제어 장치 중 특정 조향 제어 장치가 페일이더라도 차량의 조향을 수행할 수 있는 조향 보조 시스템, 조향 제어 장치 및 조향 제어 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 특정 조향 제어 장치가 페일인 경우에 정상 상태인 조향 제어 장치가 과열에 의해 소손되는 것을 방지할 수 있는 조향 보조 시스템, 조향 제어 장치 및 조향 제어 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 본 개시는 다양한 인가패턴에 따라 지령전류를 조향모터에 인가함으로써 조향 응답 시간의 지연을 방지할 수 있는 조향 보조 시스템, 조향 제어 장치 및 조향 제어 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시에 따른 조향 보조 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 랙스트로크와 랙 포스의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 개시에 따른 조향 보조 시스템의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 조향 제어 장치의 개수에 따른 지령전류를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 개시에 따른 복수의 조향 제어 장치가 정상일 때 시간에 따른 랙스트로크 및 내부 온도를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 개시에 따른 조향 보조 시스템의 다른 실시예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 본 개시에 따른 특정 조향 제어 장치가 페일일 때 시간에 따른 랙스트로크 및 내부 온도를 나타낸 제1 그래프이다.
도 8은 본 개시에 따른 조향 제어 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 지령전류의 인가패턴을 나타낸 그래프이다.
도 10은 목표 랙스트로크에 따른 지령전류의 인가패턴을 나타낸 제1 그래프이다.
도 11은 목표 랙스트로크에 따른 지령 전류의 인가패턴을 나타낸 제2 그래프이다.
도 12는 본 개시에 따른 조향 제어 장치가 페일일 때 감지된 내부 온도에 따른 지령전류의 인가패턴을 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 개시에 따른 조향 제어 장치가 페일일 때 시간에 따른 랙스트로크 및 내부 온도를 나타낸 제2 그래프이다.
도 14는 본 개시에 따른 조향 제어 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 15는 본 개시에 따른 조향 제어 방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, 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 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)은 센서 모듈(110)과, 제1 조향 제어 장치(120)와, 제2 조향 제어 장치(130) 및 조향모터(140) 등을 포함할 수 있다.
센서 모듈(110)은 차량과 같은 운송수단에 대한 내부 정보를 감지하고 내부 정보를 지시하는 전기적 신호를 생성하여 제1 조향 제어 장치(120)와 제2 조향 제어 장치(130)에 출력할 수 있다.
예를 들면, 센서 모듈(110)은 차량의 속도를 감지하고, 속도 정보를 지시하는 신호를 생성하여 제1 조향 제어 장치(120)와 제2 조향 제어 장치(130)에 출력한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 센서 모듈(110)은 하나 이상의 센서를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 센서 모듈(110)은 조향각 센서(111), 랙 위치 센서(112), 온도 센서(113), 모터 위치 센서(114) 등을 포함한다.
여기서, 조향각 센서(111)는 스티어링 휠의 회전에 의한 조향각을 감지하고, 조향 정보를 지시하는 신호를 생성하여 제1 조향 제어 장치(120) 및 제2 조향 제어 장치(130) 중 적어도 하나에 출력할 수 있다.
여기서, 랙 위치 센서(112)는 랙 바(미도시)의 랙의 위치를 감지하고, 랙의 위치에 대응되는 랙스트로크(Rack Stroke)에 대한 랙스트로크 정보를 지시하는 신호를 생성하여 제1 조향 제어 장치(120) 및 제2 조향 제어 장치(130) 중 적어도 하나에 출력할 수 있다.
여기서, 온도 센서(113)는 제1 조향 제어 장치(120) 또는 제2 조향 제어 장치(130)의 내부 온도를 감지하고, 온도 정보를 지시하는 신호를 생성하여 제1 조향 제어 장치(120) 및 제2 조향 제어 장치(130) 중 적어도 하나에 출력할 수 있다.
여기서, 모터 위치 센서(114)는 조향모터(140)의 회전각을 감지하고, 회전각 정보를 지시하는 신호를 생성하여 제1 조향 제어 장치(120) 및 제2 조향 제어 장치(130) 중 적어도 하나에 출력할 수 있다.
조향 제어 장치는 센서 모듈(110)로부터 내부 정보를 입력받고, 조향 보조력을 제공하기 위한 조향 제어값을 연산하여, 이에 대응되는 전기적 제어 신호를 조향모터(140)에 출력할 수 있다.
구체적으로, 조향 제어 장치는 조향각 센서(111)로부터 조향 정보를 입력받고, 조향 정보에 기초하여 필요한 목표 랙스트로크 및 목표 랙스트로크에 따른 목표 지령전류를 계산하며, 지령전류를 조향모터(140)에 인가한다.
여기서, 목표 랙스트로크는 조향 정보에 따른 적절한 조향 보조력을 발생시키기 위해 필요한 랙 바의 랙스트로크를 의미할 수 있다.
여기서, 목표 지령전류는 조향모터(140)의 입력전류로서 랙 바가 목표 랙스트로크만큼 직선운동하기 위해 필요한 조향모터(140)의 출력을 만드는 전류를 의미할 수 있다.
목표 지령전류는 교류전류(AC)일 수 있으며, 실효값(Root Mean Square; RMS)으로 표현될 수 있다.
이러한 조향 제어 장치는 MCU(Micro Controller Unit), 인버터(Inverter), PCB(Printed Circuit Board) 등을 포함하는 전자 제어 유닛(Electronic Controller Unit; ECU)과, 소프트웨어 등으로 구현될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 조향 제어 장치는 두 개 이상일 수 있으며, 복수의 조향 제어 장치를 포함하는 조향 보조 시스템(100)은 리던던트 시스템(Redundant System)을 구현할 수 있다. 예를 들어, 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)은 제1 조향 제어 장치(120)와 제2 조향 제어 장치(130)를 포함하여 리던던트 시스템을 구현한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 조향 보조 시스템(100)은 3개 이상의 조향 제어 장치를 포함하여 리던던트 시스템을 구현할 수도 있다. 리던던트 시스템의 동작은 도 2 내지 도 7을 참조하여 구체적으로 후술한다.
조향모터(140)는 조향 제어 장치로부터 제어 신호를 입력받고, 제어 신호에 대응되는 출력을 생성할 수 있다. 구체적으로, 조향모터(140)는 제1 조향 제어 장치(120)와 제2 조향 제어 장치(130) 각각으로부터 지령전류를 입력받고, 전체 지령전류에 대응되는 토크, 회전속도로 구동할 수 있다.
이러한 조향모터(140)는 듀얼 와인딩(Dual-winding) BLAC(Brushless AC)모터일 수 있다. 즉, 조향모터(140)는 내부에 제1 와인딩(Winding) 모터와 제2 와인딩(Winding) 모터를 포함할 수 있다.
도시하지 않았지만, 조향모터(140)와 결합된 랙 바는 조향모터(140)의 회전에 의해서 직선운동을 하게 되고, 랙 바의 직선운동에 의해 랙스트로크가 발생하게 된다. 구체적으로, 조향모터(140)가 구동하면, 랙 바는 직선운동을 하게 되고, 랙 바에 결합된 타이로드, 너클암 및 바퀴가 좌 또는 우로 움직이게 된다.
한편, 적절한 조향 보조력이 제공되기 위해서는 적절한 랙스트로크가 발생되어야 하고, 이러한 랙스트로크를 발생시키기 위해서는 조향모터(140)의 출력이 중요하다. 그리고, 조향모터(140)의 출력이 증가할수록 더 큰 지령전류가 필요하다.
도 2는 랙스트로크와 랙 포스의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 2를 참조하면, 랙의 중심 위치인 원점을 기준으로, 랙스트로크는 랙의 끝단(xend, -xend)을 범위로 하여 증가하거나 감소할 수 있다. 그리고, 랙스트로크가 원점에서 어느 한쪽 방향으로 멀어질수록 랙 바는 좌측 또는 우측 직선운동을 하게 된다.
이때, x축의 부호는 랙의 위치에 대응될 수 있다. 예를 들어, +x는 랙 바가 우측으로 이동한 상태를 의미하고, -x는 랙 바가 좌측을 이동한 상태를 의미할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 도 2에 도시된 그래프를 참조하면, 랙스트로크가 증가할수록 조향모터(140)의 출력에 대응되는 랙 포스가 비선형적으로 증가하는 경향이 있다. 예를 들어, 랙스트로크가 x1에서 xend로 증가할수록 이에 따른 랙포스도 y2에서 y5로 증가하며, 전체적인 그래프 개형은 P1~Pend을 지나는 곡선 형태가 된다. 그리고, 그래프 개형은 y축을 기준으로 대칭이다. 따라서, P1~Pend와 P'1~P'end도 대칭이다.
여기서, 요구되는 랙 포스가 증가되면 조향모터(140)에 인가되는 지령전류도 증가해야 한다. 이때, 지령전류가 커지면, 조향 제어 장치의 내부 온도(예를 들면, 조향 제어 장치에 포함된 PCB의 온도)도 커질 수밖에 없다. 특히, 하나의 조향 제어 장치만으로 랙 바가 랙의 끝단(xend, -xend)까지 도달하기 위해 필요한 지령전류를 생성한다면, 하나의 조향 제어 장치의 내부 온도는 과열되어 소손될 수 있다.
따라서, 보다 안정적으로 조향 보조력을 제공하기 위해서, 복수의 조향 제어 장치가 필요하다. 다만, 복수의 조향 제어 장치 중에서 특정 조향 제어 장치가 페일일 경우를 대비하여 나머지 정상 상태인 조향 제어 장치 각각은 소손을 방지하기 위해 최대 목표 지령전류의 1/N에 해당하는 지령전류를 한도로 조향모터(140)에 인가하게 되며, 이러한 지령전류에 대응되는 기준 랙스트로크(xR)를 미리 설정할 수 있다.
여기서, 기준 랙스트로크(xR)는 복수의 조향 제어 장치 중 특정 조향 제어 장치가 페일이고 정상 상태인 나머지 조향 제어 장치만으로 조향모터(140)를 제어하는 경우에, 나머지 조향 제어 장치가 과열로 인해 소손되지 않고 구현 가능한 한계 랙스트로크를 의미할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여 예를 들면, 제1 조향 제어 장치(120)가 페일이고, 제2 조향 제어 장치(130)만으로 조향모터(140)를 제어하는 경우, 제2 조향 제어 장치(130)는 랙의 끝단(xend, -xend)에서의 랙 포스값인 y5의 절반에 해당하는 y3 및 이에 대응되는 랙스트로크를 기준 랙스트로크(xR)로 미리 설정하여 저장한다.
전술한 바와 같이, 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)은 복수의 조향 제어 장치 각각이 조향모터(140)를 제어함으로써 조향 제어 장치가 과열로 인해 소손되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 조향 제어 장치와 조향모터(140)를 중심으로 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)의 동작을 구체적으로 설명한다.
도 3는 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 4은 조향 제어 장치의 개수에 따른 지령전류를 나타낸 그래프이며, 도 5는 본 개시에 따른 복수의 조향 제어 장치가 정상일 때 시간에 따른 랙스트로크 및 내부 온도를 나타낸 그래프이다.
도 3를 참조하면, 복수의 조향 제어 장치 각각은 MCU, 인버터 및 PCB(미도시) 등을 포함하는 ECU로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 조향 제어 장치(120)는 제1 MCU(121), 제1 인버터(122) 등을 포함하는 제1 ECU로 구현 가능하고, 제2 조향 제어 장치(130)는 제2 MCU(131), 제2 인버터(132) 등을 포함하는 제2 ECU로 구현 가능하다.
한편, 복수의 조향 제어 장치는 리던던트 시스템을 구현하기 위해 서로 전기적으로 연결되어 있다. 예를 들어 제1 조향 제어 장치(120)와 제2 조향 제어 장치(130)는 전기적으로 연결된다.
복수의 조향 제어 장치 간에 연결됨으로써 내부적으로 상호 통신이 가능하고, 각자의 상태 정보를 전달하거나 입력받을 수 있다. 예를 들어, 제1 조향 제어 장치(120)의 상태가 비정상(또는 페일)일 때, 제1 조향 제어 장치(120)의 상태 정보를 지시하는 전기적 신호를 제2 조향 제어 장치(130)에 출력하고, 제2 조향 제어 장치(130)는 전술한 전기적 신호를 입력받아 제1 조향 제어 장치(120)의 상태를 인식할 수 있다. 이때, 전기적 신호는 플래그(Flag) 형식으로 구현 가능하다.
한편, 복수의 조향 제어 장치 각각은 듀얼 와인딩 조향모터(140)에 포함된 복수의 와인딩 모터에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 제1 조향 제어 장치(120)에 포함된 제1 인버터(122)는 조향모터(140)에 포함된 제1 와인딩 모터(141)와 전기적으로 연결되고, 제2 조향 제어 장치(130)에 포함된 제2 인버터(132)는 조향모터(140)에 포함된 제2 와인딩 모터(142)와 전기적으로 연결된다.
복수의 조향 제어 장치 각각은 조향 정보에 기초하여 목표 랙스트로크를 계산하고, 목표 랙스트로크에 대응되는 목표 지령전류를 계산할 수 있다. 예를 들어, 제1 조향 제어 장치(120)에 포함된 제1 MCU(121)는 목표 랙스트로크 및 목표 지령전류를 계산한다.
이때, 복수의 조향 제어 장치 각각은 다른 조향 제어 장치의 상태 정보를 고려하여 목표 지령전류를 최종적으로 조향모터(140)에 인가하기 위한 지령전류를 계산할 수 있다.
즉, 다른 조향 제어 장치의 상태가 정상 또는 페일이 아닌 경우, 복수의 조향 제어 장치 각각은 목표 지령전류의 일부를 계산할 수 있다.
예를 들면, 제1 조향 제어 장치(120)와 제2 조향 제어 장치(130)가 정상이거나 페일이 아닌 경우, 제1 MCU(121)와 제2 MCU(131)는 목표 지령전류의 절반에 해당하는 지령전류를 각각 계산한다. 여기서, 지령전류는 바람직하게는 목표 지령전류를 조향 제어 장치의 개수에 따라서 균분된 값일 수 있다.
도 4을 참조하여 예를 들면, 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)에 포함된 조향 제어 장치가 1개인 경우, 하나의 조향 제어 장치에 의해 계산되는 지령전류는 목표 지령전류(I)와 동일하다. 반면에, 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)에 포함된 조향 제어 장치가 2개인 경우, 각각의 조향 제어 장치에 계산되는 지령전류는 목표 지령전류(I)의 절반(
Figure PCTKR2020003090-appb-I000001
)에 해당한다. 그리고, 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)에 포함된 조향 제어 장치가 3개인 경우 각각의 조향 제어 장치에 계산되는 지령전류는 목표 지령전류(I)의 3등분(
Figure PCTKR2020003090-appb-I000002
)에 해당한다.
즉, 조향 제어 장치가 N개이고 복수의 조향 제어 장치가 모두 정상인 경우, 복수의 조향 제어 장치 각각에서 계산되는 지령전류는 목표 지령전류(I)에서 N을 나눈 값(
Figure PCTKR2020003090-appb-I000003
)일 수 있다.
그리고, 복수의 조향 제어 장치 각각은 각자 연결된 와인딩 모터에 지령전류를 인가한다. 도 3을 참조하여 예를 들면, 제1 MCU(121)에 의해 계산된 지령전류는 제1 인버터(122)를 통해 제1 와인딩 모터(141)에 인가되고, 제2 MCU(131)에 의해 계산된 지령전류는 제2 인버터(132)를 통해 제2 와인딩 모터(142)에 인가된다.
전술한 복수의 조향 제어 장치가 모두 정상인 경우, 각각의 조향 제어 장치가 과열로 인해 소손되지 않으면서 랙 바가 끝단(예를 들어, xend)까지 이동될 수 있다.
도 3 및 도 5를 참조하여 예를 들면, 랙 스트로크가 랙의 중심 위치부터 증가할 때 복수의 조향 제어 장치 각각의 내부 온도도 증가한다. 그러나, 각각의 조향 제어 장치가 인가하는 지령전류의 값은 목표 지령전류보다 작기 때문에, 조향 제어 장치가 과열로 인해 소손되기 전에 랙이 끝단(예를 들어, xend)에 도달할 수 있게 된다. 즉, 랙이 끝단에 도달하는 시간(t1)이 한계 온도(T)에 따른 소손되는 시간(tb1)보다 작다.
따라서, 전술한 바에 의하면, 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)은 각각의 조향 제어 장치가 과열로 인해 소손되는 것을 방지하면서도 랙을 끝단까지 이동시킬 수 있는 효과를 제공한다.
한편, 복수의 조향 제어 장치 중 특정 조향 제어 장치가 페일인 경우도 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)은 나머지 정상 상태인 조향 제어 장치만으로 조향모터(140)를 제한적으로 제어할 수 있다.
이하에서는 특정 조향 제어 장치가 페일인 경우에 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)의 동작을 구체적으로 설명한다.
도 6는 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)의 다른 실시예를 설명하기 위한 블록도이고, 도 7은 본 개시에 따른 특정 조향 제어 장치가 페일일 때 시간에 따른 랙스트로크 및 내부 온도를 나타낸 제1 그래프이다.
도 6을 참조하면, 복수의 조향 제어 장치 중 특정 조향 제어 장치가 페일일 때, 안전 사고를 방지하기 위해서 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)은 정상 상태인 나머지 조향 제어 장치만을 이용하여 차량의 조향을 제한적으로 수행할 수 있다.
즉, 정상 상태인 조향 제어 장치는 과열로 인해 소손되는 것을 방지하기 위해 미리 설정된 기준 랙스트로크에 대응되는 지령전류를 한계 범위로 하여 조향모터(140)를 제어할 수 있다.
예를 들면, 제2 MCU(131), 제2 인버터(132) 등의 에러로 제2 조향 제어 장치(130)가 페일인 경우, 제2 조향 제어 장치(130)는 플래그(Flag)를 생성하여 제1 조향 제어 장치(120)에 출력한다. 제1 조향 제어 장치(120)가 제2 조향 제어 장치(130)로부터 플래그를 수신하면, 제1 조향 제어 장치(120)는 랙의 끝단(예를 들어, xend)에 대응되는 지령전류의 절반을 한계 범위로 하여 제1 와인딩 모터(141)를 제어한다. 이에 따른 랙스트로크의 범위도 감소된다.
여기서, 나머지 정상 상태인 조향 제어 장치가 과열로 인해 소손되지 않도록 랙스트로크 범위가 제한되는 경우, 운전자는 제한되는 조향으로 인해 불편함을 느낄 수 있고, 불측의 사고를 방지할 수 없는 문제가 있다.
그러나, 목표 랙스트로크가 기준 랙스트로크보다 큰 경우에 정상 상태인 조향 제어 장치가 이에 따른 목표 지령전류를 조향모터(140)에 인가하게 된다면, 조향 제어 장치의 내부 온도가 급격히 상승하게 되고, 정상 상태인 조향 제어 장치는 과열로 인해 소손될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하여 예를 들면, 목표 랙스트로크가 랙의 끝단(예를 들어, xend)인 경우, 도 5에 도시된 바와 다르게 정상 상태인 제1 조향 제어 장치(120)가 인가하는 지령전류의 값은 한계치를 초과하므로, 랙이 끝단(예를 들어, xend)에 도달하기 전에 제1 조향 제어 장치(120)가 과열로 인해 소손된다. 즉, 제1 조향 제어 장치(120)가 과열로 인해 소손되는 시간(tb2)이 랙이 끝단(예를 들어, xend)에 도달하는 시간(t1)보다 이 과열로 인해 소손되는 시간(tb1)보다 작다.
따라서, 특정 조향 제어 장치가 페일인 경우에도 정상 상태인 조향 제어 장치만으로 랙을 끝단까지 이동시켜 차량을 조향시킬 필요가 있다.
이하에서는 전술한 문제점을 해결하기 위한 본 개시에 따른 조향 제어 장치를 구체적으로 설명한다.
도 8은 본 개시에 따른 조향 제어 장치(200)를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8을 참조하면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(200)는 랙스트로크 계산부와, 페일 인식부와, 지령전류 계산부 및 지령전류 인가부 등을 포함할 수 있다.
조향 제어 장치(200)는 제1 조향 제어 장치(120) 및 제2 조향 제어 장치(130) 각각을 의미하는 것일 수 있다.
랙스트로크 계산부는 운전자에 의해 입력된 조향 정보에 기초하여 목표 랙스트로크를 계산할 수 있다. 예를 들면, 랙스트로크 계산부는 조향각 센서(111)에 의해 감지된 조향 정보를 입력받고, 조향 정보에 의해 지시되는 스티어링 휠의 조향각을 이용하여 랙스트로크를 계산한다. 스티어링 휠의 조향각에 따른 랙스트로크는 설계자에 의한 설계값, 알고리즘 등을 통해 계산된 가능하다.
랙스트로크 계산부는 랙스트로크에 대한 정보를 생성하여 지령전류 계산부와 지령전류 인가부에 출력할 수 있다.
페일 인식부는 타 조향 제어 장치의 페일 여부를 인식할 수 있다. 구체적으로, 페일 인식부는 타 조향 제어 장치로부터 페일을 지시하는 플래그를 입력받으면, 타 조향 제어 장치의 페일을 인식할 수 있다.
도 6을 참조하여 예를 들면, 제2 조향 제어 장치(130)가 페일인 경우, 제2 조향 제어 장치(130)는 플래그를 제1 조향 제어 장치(120)에 송신하고, 제1 조향 제어 장치(120)에 포함된 페일 인식부는 플래그를 수신하여 제2 조향 제어 장치(130)의 페일을 인식한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 조향 제어 장치(120)가 페일인 경우에 제2 조향 제어 장치(130)에 포함된 페일 인식부도 전술한 바와 동일하게 제1 조향 제어 장치(120)의 페일을 인식할 수 있다.
페일 인식부는 타 조향 제어 장치의 페일을 인식하여 그 결과에 대한 정보를 지령전류 계산부와 지령전류 인가부에 출력할 수 있다.
지령전류 계산부는 목표 랙스트로크에 따른 목표 지령전류를 계산하되, 타 조향 제어 장치가 페일이면 제1 지령전류를 계산하고, 타 조향 제어 장치가 페일이 아니면 제1 지령전류보다 작은 제2 지령전류를 계산할 수 있다.
구체적으로, 지령전류 계산부는 타 조향 제어 장치가 페일이면, 목표 지령전류와 동일한 제1 지령전류를 계산하고, 타 조향 제어 장치가 페일이면, 목표 지령전류에서 조향 제어 장치의 개수로 나누어 제2 지령전류를 계산할 수 있다.
예를 들면, 제1 조향 제어 장치(120)에 포함된 지령전류 계산부는 목표 랙스트로크에 따른 목표 지령전류를 먼저 계산하고, 제2 조향 제어 장치(130)가 페일이 아니면, 목표 지령전류의 1/2배하여 지령전류(제2 지령전류)를 계산한다.
다른 예를 들면, 제1 조향 제어 장치(120)에 포함된 지령전류 계산부는 목표 랙스트로크에 따른 목표 지령전류를 계산하고, 제2 조향 제어 장치(130)가 페일이면, 목표 지령전류와 동일한 지령전류(제1 지령전류)를 계산한다.
여기서, 제1 지령전류와 제2 지령전류는 타 조향 제어 장치의 상태를 반영하여 계산된 전류를 의미할 수 있다. 특히, 제1 지령전류의 범위는 기준 랙스트로크보다 큰 랙스트로크를 구현할 수 있도록 제2 지령전류의 범위보다 비교적 클 수 있다.
지령전류 인가부는 타 조향 제어 장치가 페일이면, 제1 지령전류를 미리 설정된 인가패턴에 따라 조향모터(140)에 인가하고, 타 조향 제어 장치가 페일이 아니면, 제2 지령전류를 조향모터(140)에 인가할 수 있다.
여기서, 인가패턴은 조향 제어 장치(200)가 과열에 의해 소손되는 것을 방지하기 위하여 지령전류를 조향모터(140)에 입력하는 패턴을 의미할 수 있다. 만약, 지령전류 인가부가 특정한 인가패턴 없이 연속적으로 제1 지령전류를 인가하는 경우, 조향 제어 장치(200)의 내부 온도가 급격히 상승되어 소손될 수 있다. 따라서, 내부 온도의 급격한 상승을 최대한 지연시키도록 지령전류 인가부는 특정한 인가패턴으로 제1 지령전류를 조향모터(140)에 인가할 수 있다.
한편, 제2 지령전류는 타 조향 제어 장치가 페일이 아닌 경우에 계산되어 조향모터(140)에 인가되기 때문에, 지령전류 인가부가 특정 인가패턴에 의하지 않고 제2 지령전류를 조향모터(140)에 인가하더라도, 조향 제어 장치(200)는 과열에 의해 소손되지 않는다.
이하에서는 지령전류의 인가패턴에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 9는 지령전류의 인가패턴을 나타낸 그래프이다.
도 9를 참조하면, 인가패턴은 다양하게 존재할 수 있다. 예를 들면, 제1 인가패턴은 지령전류가 지속적으로 일정하게 조향모터(140)에 인가되도록 형성된 패턴이고, 제2 인가패턴은 지령전류가 일정한 입력주기(Cycle, C)와 듀티비(Duty ratio, D) 및 크기(Amplitude)를 갖는 구형파가 되도록 형성된 패턴일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
특히, 제2 인가패턴과 같은 패턴이 미리 설정된 경우를 예를 들면, 지령전류 인가부는 타 조향 제어 장치가 페일이면, 미리 설정된 입력주기에 기초하여 제1 지령전류를 조향모터(140)에 주기적으로 인가하게 되며, 이때, 제1 지령전류는 인가패턴에 따라 입력주기(C)와 미리 설정된 듀티비(D)를 갖는 구형파인 것이다.
한편, 지령전류 인가부는 목표 랙스트로크와 무관하게 타 조향 제어 장치가 페일이면 전술한 바와 같은 여러 가지 인가패턴 중에서 어느 하나만을 일괄적으로 이용할 수 있으나, 목표 랙스트로크에 따라 서로 다르게 설정된 인가패턴을 이용할 수 있다.
도 10은 목표 랙스트로크에 따른 지령전류의 인가패턴을 나타낸 제1 그래프이다.
도 10을 참조하면, 전술한 바와 같이 조향 제어 장치(200)가 기준 랙스트로크(xR)를 미리 설정한 경우, 기준 랙스트로크(xR) 이하인 목표 랙스트로크(xT)의 범위 내에서는 제1 목표 지령전류(I11)가 기준 랙스트로크(xR)에 대응되는 기준 지령전류(IR)보다 작다. 따라서, 정상 상태인 조향 제어 장치(200)가 기준 랙스트로크(xR)보다 작은 목표 랙스트로크(xT) 및 그 목표 랙스트로크(xT)에 따른 제1 목표 지령전류(I11)를 계산하는 경우, 정상 상태인 조향 제어 장치(200)는 제1 목표 지령전류(I11)와 동일한 제1 지령전류를 계산하여 지속적이고 일정하게 조향모터(140)에 인가할 수 있다.
예를 들면, 제1 조향 제어 장치(120)가 페일인 경우, 제2 조향 제어 장치(130)에 포함된 지령전류 인가부는 목표 랙스트로크(xT)와 미리 설정된 기준 랙스트로크(xR)를 비교한다. 운전자에 의해 입력된 조향정보에 따라 결정되는 목표 랙스트로크(xT)가 기준 랙스트로크(xR) 이하이면, 지령전류 인가부는 제1 목표 지령전류(I11)와 동일한 제1 지령전류를 조향모터(140)에 지속적으로 일정하게 인가한다.
한편, 기준 랙스트로크(xR)보다 큰 목표 랙스트로크(xt)의 범위 내에서는 제2 목표 지령전류(I12)가 기준 지령전류(IR)와 같거나 크다. 따라서, 정상 상태인 조향 제어 장치(200)가 기준 랙스트로크(xR) 이상인 목표 랙스트로크(xT) 및 그 목표 랙스트로크(xT)에 따른 제2 목표 지령전류(I12)를 계산하는 경우, 조향 제어 장치(200)는 제2 목표 지령전류(I12)와 동일한 제1 지령전류를 계산하고, 랙스트로크가 목표 랙스트로크(xT)를 만족할 때까지 제1 지령전류를 미리 설정된 입력주기와 듀티비를 포함하는 구형파로 조향모터(140)에 인가할 수 있다.
예를 들면, 제1 조향 제어 장치(120)가 페일인 경우, 제2 조향 제어 장치(130)에 포함된 지령전류 인가부는 목표 랙스트로크(xT)와 기준 랙스트로크(xR)를 비교한다. 운전자에 의해 입력된 조향정보에 따라 결정되는 목표 랙스트로크(xT)가 기준 랙스트로크(xR)보다 크면, 지령전류 인가부는 제2 목표 지령전류(I12)와 동일한 제1 지령전류를 입력주기에 기초하여 조향모터(140)에 주기적으로 인가한다.
전술한 바와 같이, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(200)는 목표 랙스트로크(xT)에 따라 제1 지령전류의 인가패턴을 서로 다르게 하여 과열을 효율적으로 방지할 수 있다.
한편, 도 10에 도시된 바와 같은 실시예는 목표 랙스트로크(xT)와 기준 랙스트로크(xR)를 비교한 결과에 따라 정해진 특정 인가패턴만으로 제1 지령전류를 조향모터(140)에 인가하는 것이다.
이때, 목표 랙스트로크(xT)가 기준 랙스트로크(xR)보다 큰 경우, 실제 랙스트로크는 기준 랙스트로크(xR)를 만족한 후에 목표 랙스트로크(xT)를 만족하게 되므로, 도 10에 도시된 바와 같은 인가패턴들이 조합될 수 있다.
도 11은 목표 랙스트로크에 따른 지령 전류의 인가패턴을 나타낸 제2 그래프이다.
도 11을 참조하면, 목표 랙스트로크(xT)가 기준 랙스트로크(xR)보다 큰 경우, 조향 응답 시간을 단축하기 위해, 실제 랙스트로크가 기준 랙스트로크(xR)에 도달할 때까지는 기준 랙스트로크(xR)에 대응되는 기준 지령전류(IR)가 이용될 수 있다. 따라서, 조향 제어 장치(200)는 기준 지령전류(IR)를 추가적으로 계산할 수 있다.
예를 들면, 제1 조향 제어 장치(120)에 포함된 지령전류 계산부는, 타 조향 제어 장치에 해당하는 제2 조향 제어 장치(130)가 페일이면, 미리 설정된 기준 랙스트로크(xR)에 대응되는 기준 지령전류(IR)를 계산한다.
기준 지령전류(IR)가 계산되면, 지령전류 인가부는 랙스트로크가 기준 랙스트로크(xR)에 도달할 때까지 기준 지령전류(IR)를 조향모터(140)에 인가한다. 이때, 조향 제어 장치(200)는 실제 랙스트로크에 대한 정보를 확인할 필요가 있으므로, 랙 위치 센서(112)로부터 랙스트로크 정보를 입력받을 수 있다.
예를 들면, 제1 조향 제어 장치(120)에 포함된 지령전류 인가부는 타 조향 제어 장치(예를 들면, 제2 조향 제어 장치(130))가 페일이면, 랙 위치 센서(112)에 의해 감지된 랙의 위치에 대응되는 랙스트로크 정보를 입력받는다. 지령전류 인가부는 랙스트로크가 기준 랙스트로크(xR)에 도달할 때까지 기준 지령전류(IR)를 조향모터(140)에 인가한다.
한편, 랙스트로크가 기준 랙스트로크(xR)에 도달한 시간(t) 이후에는 실제 랙스트로크가 목표 랙스트로크(xT)에 도달하기 위해서 목표 지령전류와 동일한 제1 지령전류가 이용되되, 조향 제어 장치(200)의 소손을 방지하기 위해 특정 인가패턴이 이용된다.
예를 들면, 랙스트로크가 기준 랙스트로크(xR)에 도달한 이후에(예를 들어, t 이후), 지령전류 인가부는 랙스트로크가 목표 랙스트로크(xT)에 도달할 때까지 목표 지령전류와 동일한 제1 지령전류(I1)를 인가패턴에 따라 조향모터(140)에 인가한다.
전술한 바에 의하면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(200)는 조향 응답 시간을 최소화하면서도 내부 온도가 급격히 상승하는 것을 방지하는 효과를 제공한다.
한편, 구형파와 같은 인가패턴이 이용되는 경우, 특정 조향 제어 장치가 페일일 때 감지되는 초기 내부 온도에 따라 인가패턴의 듀티비를 다르게 설정하여 소손을 방지할 필요가 있다.
도 12는 본 개시에 따른 조향 제어 장치가 페일일 때 감지된 내부 온도에 따른 지령전류의 인가패턴을 나타낸 그래프이다.
도 12를 참조하면, 타 조향 제어 장치가 페일인 것으로 인식될 때 감지된 정상 상태인 조향 제어 장치(200)의 초기 내부 온도에 따라 듀티비가 조절된다면, 조향 응답 시간은 최소화될 수 있다. 따라서, 정상 상태인 조향 제어 장치(200)는 온도 센서(113)로부터 자신의 내부 온도에 대한 온도 정보를 입력받을 수 있다.
예를 들면, 제1 조향 제어 장치(120)에 포함된 지령전류 인가부는 타 조향 제어 장치(제2 조향 제어 장치(130))가 페일이면, 온도 센서(113)에 의해 감지된 내부 온도에 대한 온도 정보를 입력받는다.
그리고, 타 조향 제어 장치가 페일이면, 정상 상태인 조향 제어 장치(200)는 제1 지령전류를 구형파로 하여 조향모터(140)에 인가하되, 구형파의 듀티비를 타 조향 제어 장치가 페일일 때 입력받은 정상 상태인 조향 제어 장치(200)의 초기 온도 정보에 기초하여 조절한다.
여기서, 초기 온도 정보는 예를 들면, 제2 조향 제어 장치(130)가 페일일 때에 제1 조향 제어 장치(120)의 내부 온도를 의미할 수 있다.
예를 들면, 제2 조향 제어 장치(130)가 페일인 경우, 제1 조향 제어 장치(120)에 포함된 지령전류 인가부는 제1 지령전류를 미리 설정된 입력주기와 듀티비(Duty ratio)를 갖는 구형파로 조향모터(140)에 인가하되, 제2 조향 제어 장치(130)가 페일일 때 입력받은 제1 조향 제어 장치(120)의 초기 온도 정보에 기초하여 듀티비를 결정한다.
여기서, 듀티비는 초기 온도 정보에 포함된 초기 내부 온도가 높을수록 감소하고, 초기 내부 온도가 낮을수록 증가할 수 있다.
도 12를 참조하여 예를 들면, 제1 지령전류가 구형파로 인가되는 경우, 한 주기(C) 내에서 제1 지령전류가 인가되는 동안 정상 상태인 조향 제어 장치(200)의 내부 온도는 상승하고, 한 주기(C) 내에서 제1 지령전류가 인가되지 않는 동안 내부 온도는 하강한다. 이때, 주기(C)와 제1 지령전류(I1)가 동일한 조건에서 제1 초기 내부 온도가 제2 초기 내부 온도보다 큰 경우, 제1 초기 내부 온도에 대응되는 제1 인가패턴의 제1 듀티비(D1)는 제2 초기 내부 온도에 대응되는 제2 인가패턴의 제2 듀티비(D2)보다 작다.
전술한 바에 의하면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(200)는 초기 온도를 고려하여 지령전류를 인가하는 시간을 조절함으로써 과열로 인해 소손되는 것을 방지하면서도 조향 응답 시간을 최소화하는 효과를 제공한다.
도 13은 본 개시에 따른 조향 제어 장치가 페일일 때 시간에 따른 랙스트로크 및 내부 온도를 나타낸 제2 그래프이다.
도 13을 참조하면, 정상 상태인 조향 제어 장치(200)가 지령전류를 구평파 형태로 조향모터(140)에 인가하는 경우, 한 주기 내에서 지령전류가 조향모터(140)에 인가되어 랙스트로크가 증가하는 구간(tu)에서는 정상 상태인 조향 제어 장치(200)의 내부 온도도 동일 구간에서 증가한다. 한편, 한 주기 내에서 지령전류가 인가되지 않아 랙스트로크가 증가하지 않는 구간(ts)에서는 정상 상태인 조향 제어 장치(200)의 내부 온도는 동일 구간에서 감소한다. 그리고, 랙이 끝단(예를 들어, xend)에 도달할 때까지 내부 온도는 상승과 하강을 반복하게 된다.
비록 특정 조향 제어 장치가 페일일 때 랙이 끝단에 도달하는 시간(t2)이 도 5에 도시된 복수의 조향 제어 장치가 모두 정상일 때 랙이 끝단에 도달하는 시간(t1)보다 더 소요되더라도, 특정 조향 제어 장치가 페일일 때 정상 상태인 조향 제어 장치(200)만으로도 과열로 인해 손상되지 않고도 랙을 끝단까지 이동시킬 수 있다.
조향 제어 장치(200)는 목표 랙스트로크를 하나 이상의 구간으로 분할하여 간 구간 별 지령전류를 계산하고, 각 구간 별 지령전류를 조향모터(140)에 인가할 수 있다. 구체적으로, 지령전류 계산부(230)는 제1 지령전류를 목표 랙스트로크에 따른 목표 지령전류를 계산하되, 현재 랙의 위치에서 목표 랙스트로크까지 하나 이상의 구간으로 분할하여 각 구간 별 지령전류로 계산할 수 있다. 그리고, 지령전류 인가부(240)는 분할된 각 구간 별 지령전류를 조향모터(140)에 인가할 수 있다. 도 2를 참조하며 예를 들면, 제1 조향 제어 장치(120)는 현재 랙의 위치가 '0'이고, 목표 랙스트로크가 랙의 끝단(xend)이면, 랙스트로크 구간을 도 2의 0 - x1, x1 - xR, xR - x2, x2 - xend로 분할하고, 각 구간에서 조향모터에 인가하는 지령전류 값을 목표 지령전류 값의 40%, 50%, 75%, 100%로 설정할 수 있다. 그리고, 지령전류 인가부(240)는 0 - x1 구간에서 목표지령전류 값의 40%로, x1 - xR 구간에서 목표지령전류 값의 50%로, xR - x2구간에서 목표지령전류 값의 75%로, x2 - xend 구간에서 목표지령전류 값의 100%로 조향모터(140)에 인가할 수 있다.
조향 제어 장치(200)는 랙 위치 센서에 의해 감지된 랙의 위치에 대응되는 랙스트로크 정보를 입력받고, 랙 스트로크가 분할된 목표 랙스트로크의 각 구간의 시작점에 도달하면, 각 구간 별 지령전류를 미리 설정된 입력주기와 듀티비를 갖는 구형파로 조향모터(140)에 인가할 수 있다. 구체적으로, 지령전류 인가부(240)는 랙 위치 센서에 의해 감지된 랙의 위치에 대응하는 랙스트로크 정보를 입력받아 랙의 현재 위치가 어느 구간의 어느 지점에 도달하였는지 판단할 수 있다. 그리고, 지령전류 인가부(240)는 랙의 위치가 각 구간의 시작점에 도달하게 되면, 각 구간 별 지령전류를 미리 설정된 입력주기와 듀티비를 갖는 구형파로 조향모터(140)에 인가할 수 있다.
조향 제어 장치(200)는 각 구간 별 지령전류 중 미리 설정된 기준 랙스트로크를 포함하거나 기준 랙스트로크보다 큰 랙스트로크를 포함하는 구간에 인가되는 지령전류를 미리 설정된 입력주기와 듀티비를 갖는 구형파로 조향모터(140)에 인가할 수 있다. 구체적으로, 지령전류 인가부(240)는 목표 랙 스트로크가 기준 랙스트로크보다 큼에 따라 생기는 각 구간 별 지령 전류 중 기준 랙스트로크를 포함하거나 기준 랙 스트로크보다 큰 랙 스트로크를 포함하는 구간에 인가되는 지령전류를 미리 설정된 입력주기와 듀티비를 갖는 구형파로 인가할 수 있다. 지령전류 인가부(240)는 랙의 위치가 전술한 구간의 시작점에 도달하면, 온도 센서(113)로부터 조향 제어 장치(200)의 내부 온도를 입력받아 초기 온도 정보로 활용할 수 있다. 즉, 지령전류 인가부는(240) 랙의 위치가 전술한 구간의 시작점에 도달하면, 초기 온도 정보를 기초하여 조향모터(140)에 인가되는 지령전류의 듀티비를 결정할 수 있다. 예를 들면, 제2 조향 장치(130)가 페일이고, 목표 랙 스트로크가 도 2의 x2이고, 랙의 현재 위치가 '0'이며, 기준 스트로크가 xR인 경우, 제1 조향 장치(120)는 랙스트로크 구간을 0 - x1, x1 - xR, xR - x2으로 분할하고, 0 - x1구간에서는 랙의 끝단(xend)에 대응되는 지령전류의 40%로, x1 - xR구간에는 50%로, xR - x2구간에는 랙의 위치가 xR에 위치했을 때의 온도 정보를 기초로 듀티비를 결정하고, 75%의 구형파로 지령전류를 인가할 수 있다.
전술한 바에 의하면, 조향 제어 장치(200)는 목표 랙스트로크를 하나 이상의 구간으로 분할하여 적절한 지령전류를 인가할 수 있으며, 지령전류를 미리 정해진 듀티비와 인가패턴으로 인가함으로써 내부 온도가 과열됨에 따라 조향 제어 장치(200)의 소손을 막을 수 있다.
이하에서는 본 개시를 모두 수행할 수 있는 조향 제어 방법을 구체적으로 설명한다.
도 14는 본 개시에 따른 조향 제어 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14를 참조하면, 단계 S1410에서는 운전자에 의해 입력된 조향 정보에 기초하여 목표 랙스트로크(xT)를 계산하고, 단계 S1420에서는 목표 랙스트로크(xT)에 따른 목표 지령전류를 계산하며, 단계 S1430에서는 타 조향 제어 장치의 페일 여부를 인식한다.
지령전류 계산 단계(S1441, 1442)에서는 타 조향 제어 장치의 페일 여부에 따라 지령전류를 다르게 계산한다. 즉, 타 조향 제어 장치가 페일이면, 단계 S1441에서는 제1 지령전류 계산하고, 타 조향 제어 장치가 페일이 아니면, 단계 S1442에서는 제1 지령전류보다 작은 제2 지령전류를 계산한다.
구체적으로, 타 조향 제어 장치(제1 조향 제어 장치(120) 또는 제2 조향 제어 장치(130))가 페일이면, 단계 S1441에서는 목표 지령전류와 동일한 제1 지령전류를 계산하고, 타 조향 제어 장치(제1 조향 제어 장치(120) 또는 제2 조향 제어 장치(130))가 페일이 아니면, 단계 S1442에서는 목표 지령전류에서 조향 제어 장치의 개수(예를 들면, 1/2)로 나누어 제2 지령전류를 계산한다.
제2 지령전류가 계산되면, 단계 S1450에서는 제2 지령전류를 조향모터(140)에 지속적으로 일정하게 인가한다.
한편, 타 조향 제어 장치가 페일이면, 단계 S1460에서는 목표 랙스트로크(xT)와 미리 설정된 기준 랙스트로크(xR)를 비교한다.
목표 랙스트로크(xT)가 기준 랙스트로크(xR)보다 크면, 단계 S1471에서는 미리 설정된 입력주기에 기초하여 제1 지령전류를 조향모터(140)에 주기적으로 인가한다.
목표 랙스트로크(xT)가 기준 랙스트로크(xR) 이하이면, 단계 S1472에서는 제1 지령전류를 조향모터(140)에 지속적으로 일정하게 인가하고,
도시하지 않았지만, 타 조향 제어 장치가 페일이면, 본 개시에 따른 조향 제어 방법은 단계 S1460를 생략하고 미리 설정된 입력주기에 기초하여 제1 지령전류를 조향모터(140)에 주기적으로 인가하는 단계를 수행할 수 있다.
한편, 제1 지령전류는 목표 랙스트로크(xT)를 하나 이상의 구간으로 분할된 각 구간별 지령전류로 계산될 수 있다. 이에 따라, 단계 S1471 및 단계 S1472에서 각 구간별 지령전류를 주기적으로 인가하거나 일정하게 인가할 수 있다.
도 15는 본 개시에 따른 조향 제어 방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 15를 참조하면, 단계 S1510 내지 단계 S1530는 도 14에 도시된 단계 S1410 내지 S1430과 동일하므로 생략한다.
타 조향 제어 장치가 페일이면, 단계 S1541에서는 미리 설정된 기준 랙스트로크(xR)에 대응되는 기준 지령전류를 계산하고, 단계 S1542에서는 제1 지령전류 계산한다.
타 조향 제어 장치가 페일이 아니면, 단계 S1543에서는 제1 지령전류보다 작은 제2 지령전류를 계산한다.
제2 지령전류가 계산되면, 단계 S1550에서는 제2 지령전류를 조향모터(140)에 지속적으로 일정하게 인가한다.
한편, 단계 S1560에서는 랙 위치 센서(112)가 랙의 위치를 감지하여 랙스트로크 정보를 출력한다.
그 다음, 단계 S1571에서는 목표 랙스트로크(xT)와 기준 랙스트로크(xR)를 비교한다.
목표 랙스트로크(xT)가 기준 랙스트로크(xR) 이하인 경우, 단계 S1581에서는 제1 지령전류를 조향모터(140)에 지속적으로 일정하게 인가한다.
목표 랙스트로크가 기준 랙스트로크보다 큰 경우, 랙스트로크가 기준 랙스트로크에 도달할 때까지(S1572) 기준 지령전류를 조향모터(140)에 인가한다(S1582).
랙스트로크가 기준 랙스트로크에 도달한 이후에, 랙스트로크가 목표 랙스트로크에 도달할 때까지(S1573) 제1 지령전류를 인가패턴에 따라 조향모터(140)에 인가한다(S1583).
이상에서 설명한 바와 같이, 본 개시에 의하면, 본 개시는 복수의 조향 제어 장치 중 특정 조향 제어 장치가 페일이더라도 차량의 조향을 수행할 수 있는 조향 보조 시스템, 조향 제어 장치 및 조향 제어 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 특정 조향 제어 장치가 페일인 경우에 정상 상태인 조향 제어 장치가 과열에 의해 소손되는 것을 방지할 수 있는 조향 보조 시스템, 조향 제어 장치 및 조향 제어 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 다양한 인가패턴에 따라 지령전류를 조향모터에 인가함으로써 조향 응답 시간의 지연을 방지할 수 있는 조향 보조 시스템, 조향 제어 장치 및 조향 제어 방법을 제공할 수 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 개시에 개시된 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 개시의 과제 해결 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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Claims (19)

  1. 운전자에 의해 입력된 조향 정보에 기초하여 목표 랙스트로크를 계산하는 랙스트로크 계산부;
    타 조향 제어 장치의 페일 여부를 인식하는 페일 인식부;
    상기 목표 랙스트로크에 따른 목표 지령전류를 계산하되, 상기 타 조향 제어 장치가 페일이면 제1 지령전류를 계산하고, 상기 타 조향 제어 장치가 페일이 아니면 상기 제1 지령전류보다 작은 제2 지령전류를 계산하는 지령전류 계산부; 및
    상기 타 조향 제어 장치가 페일이면, 상기 제1 지령전류를 미리 설정된 인가패턴에 따라 조향모터에 인가하고, 상기 타 조향 제어 장치가 페일이 아니면, 상기 제2 지령전류를 상기 조향모터에 인가하는 지령전류 인가부를 포함하는 조향 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지령전류 계산부는,
    상기 타 조향 제어 장치가 페일이면, 상기 목표 지령전류와 동일한 상기 제1 지령전류를 계산하고,
    상기 타 조향 제어 장치가 페일이 아니면, 상기 목표 지령전류에서 조향 제어 장치의 개수로 나누어 상기 제2 지령전류를 계산하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지령전류 인가부는,
    상기 타 조향 제어 장치가 페일이면, 미리 설정된 입력주기에 기초하여 상기 제1 지령전류를 상기 조향모터에 주기적으로 인가하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 지령전류는,
    상기 인가패턴에 따라 상기 입력주기와 미리 설정된 듀티비(Duty ratio)를 갖는 구형파인 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지령전류 인가부는,
    상기 타 조향 제어 장치가 페일이면, 상기 목표 랙스트로크와 미리 설정된 기준 랙스트로크를 비교하고,
    상기 목표 랙스트로크가 상기 기준 랙스트로크 이하이면, 상기 제1 지령전류를 상기 조향모터에 지속적으로 일정하게 인가하고,
    상기 목표 랙스트로크가 상기 기준 랙스트로크보다 크면, 미리 설정된 입력주기에 기초하여 상기 제1 지령전류를 상기 조향모터에 주기적으로 인가하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지령전류 계산부는,
    상기 타 조향 제어 장치가 페일이면, 미리 설정된 기준 랙스트로크에 대응되는 기준 지령전류를 계산하고,
    상기 지령전류 인가부는,
    상기 타 조향 제어 장치가 페일이면, 랙 위치 센서에 의해 감지된 랙의 위치에 대응되는 랙스트로크 정보를 입력받고,
    상기 목표 랙스트로크가 상기 기준 랙스트로크보다 큰 경우, 랙스트로크가 상기 기준 랙스트로크에 도달할 때까지 상기 기준 지령전류를 상기 조향모터에 인가하고,
    상기 랙스트로크가 상기 기준 랙스트로크에 도달한 이후에, 상기 랙스트로크가 상기 목표 랙스트로크에 도달할 때까지 상기 제1 지령전류를 상기 인가패턴에 따라 상기 조향모터에 인가하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지령전류 인가부는,
    상기 타 조향 제어 장치가 페일이면, 온도 센서에 의해 감지된 내부 온도에 대한 온도 정보를 입력받고,
    상기 제1 지령전류를 미리 설정된 입력주기와 듀티비(Duty ratio)를 갖는 구형파로 상기 조향모터에 인가하되, 상기 타 조향 제어 장치가 페일일 때 입력받은 초기 온도 정보에 기초하여 상기 듀티비를 결정하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 듀티비는,
    상기 초기 온도 정보에 포함된 초기 내부 온도가 높을수록 감소하고, 상기 초기 내부 온도가 낮을수록 증가하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 지령전류는,
    상기 목표 랙스트로크를 하나 이상의 구간으로 분할된 각 구간 별 지령전류로 계산되고,
    상기 지령전류 인가부는,
    상기 각 구간 별 지령전류를 상기 조향모터에 인가하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 지령전류 인가부는,
    랙 위치 센서에 의해 감지된 랙의 위치에 대응되는 랙스트로크 정보를 입력받고,
    상기 랙 스트로크가 상기 분할된 목표 랙스트로크의 각 구간의 시작점에 도달하면, 상기 각 구간 별 지령전류를 미리 설정된 입력주기와 듀티비를 갖는 구형파로 상기 조향모터에 인가하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 지령전류 인가부는,
    상기 각 구간 별 지령전류 중 미리 설정된 기준 랙스트로크를 포함하거나 상기 기준 랙스트로크보다 큰 랙스트로크를 포함하는 구간에 인가되는 지령전류를 미리 설정된 입력주기와 듀티비를 갖는 구형파로 상기 조향모터에 인가하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  12. 운전자에 의해 입력된 조향 정보에 기초하여 목표 랙스트로크를 계산하는 랙스트로크 계산 단계;
    상기 목표 랙스트로크에 따른 목표 지령전류를 계산하는 목표 지령전류 계산 단계;
    타 조향 제어 장치의 페일 여부를 인식하는 페일 인식 단계;
    상기 타 조향 제어 장치가 페일이면, 제1 지령전류 계산하고, 상기 타 조향 제어 장치가 페일이 아니면, 상기 제1 지령전류보다 작은 제2 지령전류를 계산하는 지령전류 계산 단계; 및
    상기 타 조향 제어 장치가 페일이면, 상기 제1 지령전류를 미리 설정된 인가패턴에 따라 조향모터에 인가하고, 상기 타 조향 제어 장치가 페일이 아니면, 상기 제2 지령전류를 상기 조향모터에 인가하는 지령전류 인가 단계를 포함하는 조향 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 지령전류 계산 단계는,
    상기 타 조향 제어 장치가 페일이면, 상기 목표 지령전류와 동일한 상기 제1 지령전류를 계산하고,
    상기 타 조향 제어 장치가 페일이 아니면, 상기 목표 지령전류에서 조향 제어 장치의 개수로 나누어 상기 제2 지령전류를 계산하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 지령전류 인가 단계는,
    상기 타 조향 제어 장치가 페일이면, 미리 설정된 입력주기에 기초하여 상기 제1 지령전류를 상기 조향모터에 주기적으로 인가하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 타 조향 제어 장치가 페일이면, 상기 목표 랙스트로크와 미리 설정된 기준 랙스트로크를 비교하는 단계를 더 포함하고,
    상기 지령전류 인가 단계는,
    상기 목표 랙스트로크가 상기 기준 랙스트로크 이하이면, 상기 제1 지령전류를 상기 조향모터에 지속적으로 일정하게 인가하고,
    상기 목표 랙스트로크가 상기 기준 랙스트로크보다 크면, 미리 설정된 입력주기에 기초하여 상기 제1 지령전류를 상기 조향모터에 주기적으로 인가하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    랙 위치 센서가 랙의 위치를 감지하여 랙스트로크 정보를 출력하는 랙스트로크 정보 출력 단계와, 상기 타 조향 제어 장치가 페일이면, 미리 설정된 기준 랙스트로크에 대응되는 기준 지령전류를 계산하는 기준 지령전류 계산 단계를 더 포함하고,
    상기 지령전류 인가 단계는,
    상기 목표 랙스트로크가 상기 기준 랙스트로크보다 큰 경우, 랙스트로크가 상기 기준 랙스트로크에 도달할 때까지 상기 기준 지령전류를 상기 조향모터에 인가하고,
    상기 랙스트로크가 상기 기준 랙스트로크에 도달한 이후에, 상기 랙스트로크가 상기 목표 랙스트로크에 도달할 때까지 상기 제1 지령전류를 상기 인가패턴에 따라 상기 조향모터에 인가하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    온도 센서가 조향 제어 장치의 내부 온도를 감지하여 온도 정보를 출력하는 온도 정보 출력 단계를 더 포함하고,
    상기 지령전류 인가 단계는,
    상기 제1 지령전류를 미리 설정된 입력주기와 듀티비(Duty ratio)를 갖는 구형파로 상기 조향모터에 인가하고,
    상기 듀티비는,
    상기 타 조향 제어 장치가 페일인 상태일 때의 상기 온도 정보에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 조향 제어 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 제1 지령전류는,
    상기 목표 랙스트로크를 하나 이상의 구간으로 분할된 각 구간 별 지령전류로 계산되고,
    상기 지령전류 인가 단계는,
    상기 각 구간 별 지령전류를 상기 조향모터에 인가하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 방법.
  19. 스티어링 휠의 회전에 의한 조향각을 감지하고, 상기 조향각에 대한 조향 정보를 생성하여 출력하는 조향각 센서;
    내부에 제1 와인딩(Winding) 모터와 제2 와인딩(Winding) 모터를 포함하는 조향모터;
    상기 제1 와인딩 모터와 전기적으로 연결되는 제1 조향 제어 장치; 및
    상기 제2 와인딩 모터와 전기적으로 연결되고, 상기 제1 조향 제어 장치와 상호 통신 가능하도록 전기적으로 연결되는 제2 조향 제어 장치를 포함하되,
    상기 제1 조향 제어 장치는,
    상기 조향 정보에 기초하여 목표 랙스트로크와 상기 목표 랙스트로크에 대응되는 목표 지령전류를 계산하고,
    상기 제2 조향 제어 장치의 페일 여부를 인식하고,
    상기 제2 조향 제어 장치가 페일이면, 상기 목표 지령전류와 동일한 제1 지령전류를 미리 설정된 인가패턴에 따라 상기 조향모터에 인가하고,
    상기 제2 조향 제어 장치가 페일이 아니면, 상기 목표 지령전류의 절반에 해당하는 제2 지령전류를 계산하여 상기 제2 지령전류를 상기 조향모터에 인가하는 것을 특징으로 하는 조향 보조 시스템.
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