WO2021040399A1 - 조향 제어 장치, 조향 제어 방법 및 이를 포함하는 조향 보조 시스템 - Google Patents

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

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driving mode
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연제현
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    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B62D5/0472—Controlling the motor for damping vibrations

Definitions

  • the present disclosure relates to a steering control apparatus, a steering control method, and a steering assistance system including the same.
  • a vehicle is equipped with an electronic power steering (EPS) to easily steer a steering wheel, and the EPS assists the driver's steering power by using the rotational force of a motor.
  • EPS electronic power steering
  • EPS is equipped with an ECU (Electronic Control Unit) that controls the driving of the motor when steering the steering wheel, and the ECU calculates the current value by receiving signals from the steering angle sensor, torque sensor, vehicle speed sensor, and engine speed sensor, etc.
  • ECU Electronic Control Unit
  • the current value is increased to make the steering feel relatively light
  • the current value is made small to make the steering feel relatively heavy, so that the vehicle can travel safely.
  • a plurality of steering modes are set in advance, and a driver can select a desired steering mode from among the plurality of steering modes to drive.
  • the normal mode is a mode that provides a feeling of steering in a general driving state
  • the sport mode is a mode that provides a heavier steering feel than the normal mode
  • the comfort mode is a mode that provides a lighter steering feel than the normal mode.
  • the EPS system can provide a comfortable ride to the driver by filtering noise that may be generated by the road surface in general.
  • the present disclosure is intended to appropriately provide a sense of steering to the driver by setting different degrees of feedback of the road surface according to the driving mode.
  • the present disclosure is intended to selectively provide driving stability, driving convenience, and a natural steering feel as the driver selects whether or not to operate.
  • the present disclosure is a steering control device for calculating reaction torque by filtering noise transmitted from a road surface to a wheel, calculating a noise frequency for calculating a noise frequency of the noise transmitted to the wheel.
  • Steering including a noise frequency filtering unit that determines a filtering degree based on the buwa and two or more driving modes, filters the noise frequency according to the filtering degree, and a reaction torque calculation unit that calculates the reaction torque based on the filtered noise frequency
  • a noise frequency filtering unit that determines a filtering degree based on the buwa and two or more driving modes, filters the noise frequency according to the filtering degree
  • a reaction torque calculation unit that calculates the reaction torque based on the filtered noise frequency
  • the present disclosure is a steering control method for calculating reaction torque by filtering noise transmitted from a road surface to a wheel, a noise frequency calculation step of calculating a noise frequency of noise transmitted to the wheel, and two or more driving modes
  • a steering control method comprising a noise frequency filtering step of determining a filtering degree of a noise frequency based on the filtering degree, filtering the noise frequency according to the filtering degree, and a reaction force torque calculating step of calculating a reaction force torque based on the filtered noise frequency. do.
  • a steering feeling can be appropriately provided to the driver by setting different degrees of feedback of the road surface according to the driving mode.
  • the present disclosure may selectively provide driving stability, driving convenience, and a natural steering feeling as the driver selects whether or not to operate.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a steering assistance 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 diagram illustrating an embodiment of a switch according to the present disclosure.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a first embodiment of filtering a noise frequency according to the present disclosure.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a second embodiment of filtering a noise frequency according to the present disclosure.
  • FIG. 6 is a graph schematically showing an outline of a low pass filter according to a driving mode.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a third embodiment of filtering noise frequencies according to the present disclosure.
  • FIG. 8 is a graph schematically showing an outline of a high pass filter according to a driving mode.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a fourth embodiment of filtering noise frequencies according to the present disclosure.
  • FIG. 10 is a first graph schematically showing an outline of a band pass filter according to a driving mode.
  • 11 is a second graph schematically showing an outline of a band pass filter according to a driving mode.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing a first embodiment of a tuner according to the present disclosure.
  • FIG. 13 is a diagram schematically showing a second embodiment of a tuner according to the present disclosure.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a steering control method according to the present disclosure.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a steering assistance system 1 according to the present disclosure.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a steering assistance system 1 according to the present disclosure.
  • the steering assistance system 1 may refer to a system that assists a steering force so that a driver can easily steer.
  • the steering assist system 1 includes a hydraulic power steering (HPS) that generates hydraulic pressure by turning a pump according to a driving method to provide a steering assist power, and an electric power steering that drives a motor to provide steering assistance power (Electronic Power Steering; EPS) and the like.
  • HPS hydraulic power steering
  • EPS Electronic Power Steering
  • the force (torque) generated by the driver rotating the steering wheel 11 It may be a mechanical steering assistance system in which the wheel 33 is steered by being transmitted to the actuator of the wheel 33 side through a mechanical power transmission device (for example, a linkage, etc.), and instead of a mechanical power transmission device, a wire, a cable It may be a steer-by-wire (SbW) system that transmits and receives power by transmitting and receiving electrical signals through the like.
  • the steering assistance system 1 will be described based on the SbW system, but the present invention is not limited thereto.
  • the steering assistance system 1 may include a steering input device 10, a steering control device 20, a steering output device 30, and the like. As described above, when the steering assistance system 1 is an SbW system, the steering input device 10 and the steering output device 30 are mechanically separated.
  • the steering input device 10 may mean a device that is input to steering information intended by a driver.
  • the steering input device 10 may include a steering wheel 11, a steering angle sensor 12, a column 13, a reaction force motor 14, a driver torque sensor, and the like.
  • the steering angle sensor 12 may detect a steering angle generated by rotation of the steering wheel 11. Specifically, when the driver rotates while holding the steering wheel 11, the steering angle sensor 12 detects the rotation angle (steering angle) of the steering wheel 11, and a detection signal (or detection value) indicating the detected steering angle Can be output to the steering control device 20.
  • the column 13 is connected to the steering wheel 11 and may support a steering angle sensor 12, a reaction force motor 14, a driver torque sensor, and the like.
  • the reaction force motor 14 may receive a control signal, a command signal, a command current, and the like from the steering control device 20 to apply a reaction force to the steering wheel 11. Specifically, the reaction force motor 14 may receive a command current from the steering control device 20 and drive it at a rotational speed indicated by the command current to output a reaction torque.
  • the driver torque sensor may detect a driver torque generated by rotation of the steering wheel 11. Specifically, when the driver rotates while holding the steering wheel 11, the driver torque sensor detects the driver torque of the steering wheel 11 and generates a detection signal (or detection value) indicating the detected driver torque. You can print it to (20).
  • the driver's torque may mean a torque generated by the driver's manipulation of the steering wheel 11.
  • the steering control device 20 may receive steering information from the steering input device 10, calculate a control value, and output an electrical signal indicating the control value to the steering output device 30.
  • the steering information may mean information including at least one of a steering angle and a driver's torque.
  • the steering control device 20 calculates a control value by receiving feedback of power information actually output from the steering output device 30, and outputs an electrical signal indicating the control value to the steering input device 10 to the driver. It can provide a feeling of steering (steering feeling).
  • the steering control device 20 may be implemented as an electronic control device such as an Electronic Controller Unit (ECU), a micom, or the like, and a detailed description of the steering control device 20 will be described later.
  • ECU Electronic Controller Unit
  • micom micom
  • the steering output device 30 may mean a device that drives an actual vehicle to steer according to a driver's intention.
  • the steering output device 30 may include a steering motor 31, a rack 32, a rack position sensor 34, a wheel 33, a vehicle speed sensor 35, and the like.
  • the steering motor 31 may move the rack 32 in the axial direction. Specifically, the steering motor 31 may receive and drive a command current from the steering control device 20 and cause the rack 32 to linearly move in the axial direction.
  • the rack 32 may perform a linear motion by driving the steering motor 31, and the wheel 33 is steered to the left or right through the linear motion of the rack 32.
  • the rack position sensor 34 may detect the position of the rack 32. Specifically, when the rack 32 performs a linear motion and moves from a corresponding position when the steering wheel 11 is in a neutral position, the rack position sensor 34 detects the actual position of the rack 32, A detection signal indicating the position detection value of the rack 32 may be output to the steering control device 20.
  • the rack position sensor 34 may detect the actual moving speed of the rack 32. That is, the rack position sensor 34 detects the position of the rack 32, and calculates the moving speed of the rack 32 by differentiating the detected position of the rack 32 with respect to time, and the movement of the rack 32 A detection signal indicating the speed value may be output to the steering control device 20. Accordingly, the rack position sensor 34 may further include a differentiator.
  • the vehicle speed sensor 35 may detect the driving speed of the vehicle. Specifically, the vehicle speed sensor 35 may detect the driving speed of the vehicle and output a detection signal indicating the driving speed to the steering control device 20.
  • the steering assistance system 1 includes a pinion gear, a steering angle sensor for sensing a steering angle of the wheel 33, a yaw rate sensor for sensing a heading angle of a vehicle, a steering input unit, and It may further include a clutch capable of separating or coupling the steering output unit.
  • the steering assistance system 1 when the steering assistance system 1 according to the present disclosure is an SbW system, since the steering input device 10 and the steering output device 30 are electrically connected instead of a mechanical linkage, the steering assistance system (1) reflects the condition of the road surface to the reaction torque, so that a steering feel can be appropriately provided to the driver.
  • the state of the road surface may correspond to noise.
  • the steering assistance system 1 according to the present disclosure may filter the noise transmitted to the wheel so that the driver does not feel the vibration or shock generated on the road surface.
  • the steering control device 20 capable of providing a natural steering feel to the driver by appropriately reflecting noise corresponding to the road surface condition according to the above-described driving mode will be described in detail.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a steering control apparatus 100 according to the present disclosure.
  • the steering control apparatus 100 may calculate a reaction torque by filtering noise transmitted from a road surface to a wheel.
  • the steering control device 100 may include a noise frequency calculation unit 110, a noise frequency filtering unit 120, a reaction torque calculation unit 130, and the like.
  • the noise frequency calculation unit 110 may calculate a noise frequency of noise transmitted to the wheel. Specifically, the noise frequency calculation unit 110 may compare the rotation speed of the wheel and the target rotation speed, and calculate the noise frequency based on the comparison result.
  • the target rotational speed may mean a vehicle speed expected accordingly when the driver operates the accelerator or the like.
  • This target rotational speed may be included in the vehicle and calculated by an acceleration control device (not shown) that controls acceleration of the vehicle. Accordingly, the target rotational speed may be calculated by the acceleration control device and input to the noise frequency calculation unit 110.
  • the noise frequency calculation unit 110 receives the rotational speed of the wheel 33 detected by the vehicle speed sensor 35 and a target rotational speed calculated by an acceleration control device (not shown), and the wheel 33 ) Calculates the difference between the rotational speed and the target rotational speed, and calculates the noise frequency corresponding to the difference using a table or map that is previously set or stored.
  • the present disclosure describes a method of calculating a noise frequency using the rotational speed of the wheel 33, but this is only an example and is not limited thereto.
  • the noise frequency may mean a frequency corresponding to a vibration generated between a road surface and a wheel. These noise frequencies may mean all frequencies included in a certain frequency band. Meanwhile, the noise frequency may be a relatively high frequency band.
  • the noise frequency filtering unit 120 may determine a filtering degree based on two or more driving modes, and filter the noise frequency according to the filtering degree.
  • the driving mode may mean a mode classified according to driving characteristics.
  • the driving mode is Normal Mode, Comfort Mode, which minimizes noise and enables quieter driving, maintains a relatively high RPM than other modes, and increases acceleration performance for dynamic driving. It includes a Sports Mode that enables the vehicle, an Eco Mode that maximizes the fuel economy of the vehicle, and the like. However, it is not limited thereto.
  • the filtering degree may mean the degree to which the noise frequency is filtered, and this may be expressed as a ratio, a percentage (%), or the like. For example, if the degree of filtering is 100%, all noise frequencies are removed, if the degree of filtering is 50%, half of the frequency band, which is the noise frequency, is removed, and if the degree of filtering is 10%, only part of the frequency band, which is the noise frequency, is removed. do.
  • the degree of filtering is determined according to the driving mode, and the degree of filtering may be different if the driving mode is different.
  • the noise frequency filtering unit 120 describes a variable filter corresponding to a filtering degree determined according to the current driving mode of the vehicle, and may filter the noise frequency.
  • the noise frequency filtering unit 120 may be configured in a case where the driving mode is any one of a normal mode, a comfort mode, and a sports mode. , A variable filter corresponding to the filtering degree determined according to the driving mode is set, and the noise frequency is filtered using the variable filter.
  • the reaction force torque calculator 130 may calculate the reaction force torque based on the filtered noise frequency. Specifically, the reaction torque calculation unit 130 receives the rack force of the steering output device 30, the rack position value of the rack position sensor 34, etc., and the noise frequency filtered according to the driving mode, and the rack force, the rack position The reaction torque can be calculated by substituting the value, etc. and the noise frequency into the reaction torque generation algorithm.
  • the steering control apparatus 100 may determine whether to perform the above-described operation, that is, an operation of differently determining a filtering degree according to a driving mode, according to whether a command signal or command information input from the outside is received. .
  • the noise frequency filtering unit 120 determines different degrees of filtering of the noise frequency based on the driving mode.
  • the noise frequency filtering unit 120 determines the same degree of filtering regardless of the driving mode.
  • the above-described first signal and second signal may be generated by a switch or the like.
  • a switch for performing a command for changing the operation of the noise frequency filtering unit 120 will be described as an example.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an embodiment of a switch 200 according to the present disclosure.
  • the switch 200 may change the operation of the noise frequency filtering unit 120 by operating in response to an input from a user such as a driver. Specifically, when a user, such as a driver, manipulates the switch 200, the switch 200 may output a first signal. In addition, if the user manipulates the switch 200 again after the first signal is output, the switch 200 may output the second signal.
  • the first signal and the second signal may mean signals that change the operation of the noise frequency filtering unit 120.
  • the switch 200 may be disposed at a specific position of the steering wheel 11 as shown in FIG. 3.
  • the present invention is not limited thereto, and the position where the switch 200 is disposed may be a position other than the steering wheel 11 that the driver can easily manipulate.
  • the switch 200 may be implemented as a physical button, but is not limited thereto, and may be implemented as a device that can be operated by recognizing touch, voice, or gaze.
  • a first signal and a second signal generated by a user such as a driver manipulating the switch 200 may be input to the noise frequency filtering unit 120, and at this time, the noise frequency filtering unit 120 inputs the first signal.
  • the noise frequency filtering unit 120 may differently determine the filtering degree of the noise frequency based on the driving mode as described above with reference to FIG. 2. Conversely, when the noise frequency filtering unit 120 receives the second signal, the noise frequency filtering unit 120 may determine the same degree of filtering regardless of the driving mode.
  • the steering control apparatus 100 may selectively provide driving stability, driving convenience, and natural steering feeling as the driver selects whether or not to operate.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a first embodiment of filtering a noise frequency according to the present disclosure.
  • the steering control apparatus 100 may check whether the current driving mode is a normal mode (S111).
  • the steering control apparatus 100 may set a first variable filter corresponding to the normal mode (S121).
  • the first variable filter may mean a filter capable of filtering the noise frequency to the degree of the first filtering.
  • the first filtering degree may be about 70%, but is not limited thereto, and may be adjusted within a preset range.
  • the noise frequency filtering unit 120 sets a first variable filter that filters with a first filtering degree.
  • the steering control apparatus 100 may filter the noise frequency by using the first variable filter by a first filtering degree, for example, about 70% (S131).
  • the steering control device 100 may check whether the current driving mode is a comfort mode (S112).
  • the steering control device 100 may set a second variable filter corresponding to the comfort mode (S122).
  • the second variable filter may mean a filter capable of filtering the noise frequency to the degree of the second filtering.
  • the second filtering degree may be set to be greater than the first filtering degree, and is preferably about 100%, but is not limited thereto, and may be adjusted within a preset range.
  • the noise frequency filtering unit 120 sets a second variable filter that filters with a second filtering degree greater than the first filtering degree.
  • the steering control device 100 filters the noise frequency to a second filtering degree, for example, about 100% by using the second variable filter (S132).
  • the steering control device 100 may check whether the current driving mode is a sport mode (S113).
  • the current driving mode When the current driving mode is not the normal mode, the comfort mode, and the sport mode, the current driving mode may be an eco mode or other driving mode, and the steering control apparatus 100 may terminate the operation. Meanwhile, although not shown, the steering control apparatus 100 may repeatedly check the driving mode until the current driving modes are satisfied with the normal mode comfort mode and the sport mode.
  • the steering control device 100 may set a third variable filter corresponding to the sport mode (123).
  • the third variable filter may mean a filter capable of filtering the noise frequency to a third filtering degree.
  • the third filtering degree may be set to be smaller than the first filtering degree, and is preferably about 30%, but is not limited thereto, and may be adjusted within a preset range.
  • the noise frequency filtering unit 120 sets a third variable filter that filters with a third filtering degree smaller than the first filtering degree.
  • the steering control device 100 may filter the noise frequency to a third filtering degree, for example, about 30% by using the third variable filter (S133).
  • variable filter may be, for example, a low pass filter (LPF), a high pass filter (HPF), or a band pass filter (BPF), but is not limited thereto.
  • LPF low pass filter
  • HPF high pass filter
  • BPF band pass filter
  • the first to second variable filters may be different types of filters, or all of the same types of filters.
  • each of the LPF and HPF may be a filter including a variable cutoff frequency
  • the BPF may be a filter in which at least one of a center frequency and a bandwidth is variable.
  • the steering control device 100 may calculate a reaction torque using the filtered noise frequency and rack force (S140).
  • the driving mode of the vehicle is confirmed in the order of a normal mode, a comfort mode, and a sports mode as shown in FIG. 4, but this is only an example for explaining the present disclosure, and is not limited thereto, and the order of confirming the driving mode Is subject to change according to the design intention of the designer.
  • variable filter may be any one of LPF, HPF, and BPF.
  • LPF low-pass filter
  • HPF high-pass filter
  • BPF BPF
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a second embodiment of filtering noise frequencies according to the present disclosure
  • FIG. 6 is a graph schematically showing an outline of a low pass filter according to a driving mode.
  • the steering control apparatus 100 may set the variable filter as a low pass filter (S210 ).
  • variable filter is a low pass filter including a first cutoff frequency, and the first cutoff frequency may be changed to a frequency corresponding to a predetermined filtering degree according to the driving mode.
  • the steering control apparatus 100 may check whether the current driving mode is a normal mode (S211).
  • the steering control device 100 filters the noise frequency by setting a frequency (reference frequency f o ) corresponding to the degree of normal filtering in the normal mode as the first cutoff frequency described above. It can be done (S221).
  • the steering control device 100 may check whether the current driving mode is a comfort mode (S212).
  • the steering control device 100 filters the noise frequency by setting a frequency corresponding to the degree of comfort filtering in the comfort mode as a cutoff frequency. That is, the steering control apparatus 100 may filter the noise frequency by using a frequency smaller than the cutoff frequency corresponding to the normal mode used in steps S210 and S221 as the first cutoff frequency (S222).
  • the steering control device 100 may check whether the current driving mode is a sport mode (S213).
  • the steering control device 100 may filter the noise frequency by setting a frequency corresponding to the sports filtering degree in the sports mode as a cutoff frequency. That is, the steering control apparatus 100 may filter the noise frequency by using a frequency greater than the cutoff frequency corresponding to the normal mode used in steps S210 and S221 as the first cutoff frequency (S223).
  • the steering control device 100 calculates a reaction torque using the filtered noise frequency and rack force (S230).
  • the first cutoff frequency of the LPF is based on a frequency corresponding to the degree of normal filtering in the normal mode, and when the driving mode is the comfort mode, it is changed to be smaller than the frequency corresponding to the degree of normal filtering, and the driving When the mode is a sports mode, it may be changed to be greater than a frequency corresponding to the degree of normal filtering.
  • the first cutoff frequency of the LPF may be changed and moved according to the driving mode, and the range in which the noise frequency is filtered may be changed by moving the general shape of the LPF.
  • the first cutoff frequency of the LPF is f c
  • the first cutoff frequency of the LPF is a frequency smaller than f c.
  • the first cutoff frequency of the LPF is f 2 which is a higher frequency than f c.
  • variable filter when the variable filter is LPF, when the driving mode is the comfort mode, the degree to which the noise frequency is filtered is greater than that in the case of the normal mode, and when the driving mode is the sport mode, the degree to which the noise frequency is filtered is the normal mode. Smaller than the case.
  • the steering control apparatus 100 may provide various driving feelings to the driver by setting different degrees of feedback of the road surface according to the driving mode.
  • the steering control apparatus 100 may filter the noise frequency using a variable filter that is HPF.
  • a variable filter that is HPF.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a third embodiment of filtering a noise frequency according to the present disclosure
  • FIG. 8 is a graph schematically showing an outline of a high pass filter according to a driving mode.
  • the steering control apparatus 100 may set the variable filter as a high pass filter (S310 ).
  • variable filter is a high pass filter including a second cutoff frequency
  • the second cutoff frequency may be changed to a frequency corresponding to a predetermined filtering degree according to the driving mode.
  • the steering control apparatus 100 may check whether the current driving mode is a normal mode (S311 ).
  • the steering control device 100 filters the noise frequency by setting a frequency (reference frequency f c) corresponding to the degree of normal filtering in the normal mode as the aforementioned second cutoff frequency. It can be done (S321).
  • the steering control device 100 may check whether the current driving mode is a comfort mode (S312).
  • the steering control device 100 may filter the noise frequency by setting a frequency corresponding to the degree of comfort filtering in the comfort mode as a cutoff frequency. That is, the steering control apparatus 100 may filter the noise frequency by using a frequency greater than the cutoff frequency corresponding to the normal mode used in steps S310 and S321 as the second cutoff frequency (S322).
  • the steering control device 100 may check whether the current driving mode is a sport mode (S213).
  • the steering control device 100 may filter the noise frequency by setting a frequency corresponding to the sports filtering degree in the sports mode as a cutoff frequency. That is, the steering control apparatus 100 may filter the noise frequency by using a frequency smaller than the cutoff frequency corresponding to the normal mode used in steps S310 and S321 as the second cutoff frequency (S223).
  • the steering control device 100 may calculate a reaction torque using the filtered noise frequency and rack force (S330).
  • the second cutoff frequency of the HPF is based on a frequency (reference frequency) corresponding to the degree of normal filtering in the normal mode, and when the driving mode is the comfort mode, it is greater than the frequency corresponding to the degree of normal filtering. It is changed, and when the driving mode is a sports mode, it may be changed to be smaller than a frequency corresponding to the degree of normal filtering.
  • the second cutoff frequency of the HPF is changed and moved according to the driving mode, and the general shape of the HPF is moved, so that the range in which the noise frequency is filtered may be changed.
  • the second cutoff frequency of the HPF is f c
  • the second cutoff frequency of the HPF is a frequency smaller than f c.
  • the second cutoff frequency of the HPF is f 2, which is a higher frequency than f c.
  • variable filter when the variable filter is HPF, when the driving mode is the comfort mode, the degree to which the noise frequency is filtered is greater than that in the case of the normal mode, and when the driving mode is the sport mode, the degree to which the noise frequency is filtered is the normal mode. Smaller than the case.
  • the steering control apparatus 100 may provide various driving feelings to the driver by setting different degrees of feedback of the road surface according to the driving mode.
  • the steering control apparatus 100 may filter a noise frequency using a variable filter that is a BPF.
  • a BPF a variable filter that is a BPF.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a fourth embodiment of filtering noise frequencies according to the present disclosure
  • FIG. 10 is a first graph schematically showing an outline of a band pass filter according to a driving mode
  • FIG. 11 is This is a second graph schematically showing the outline of the band pass filter.
  • the steering control apparatus 100 may set the variable filter as a band pass filter (S410).
  • variable filter is a band pass filter including a center frequency and a bandwidth, and in this case, at least one of the center frequency and the bandwidth may be varied based on a filtering degree predetermined according to the driving mode. That is, only the center frequency of the BPF can be changed, only the bandwidth of the BPF can be changed, and both the center frequency and the bandwidth can be variable.
  • the steering control apparatus 100 may check whether the current driving mode is a normal mode (S411).
  • the steering control device 100 determines a frequency (reference frequency f o ) and a bandwidth (reference bandwidth B) corresponding to the degree of normal filtering in the normal mode.
  • the noise frequency may be filtered by setting to (S421).
  • the steering control device 100 checks whether the current driving mode is the comfort mode (S412), and if the current driving mode is not the comfort mode (S412, No), steering control The device 100 may check whether the current driving mode is a sport mode (S413).
  • the steering control device 100 may filter the noise frequency by changing the above-described center frequency and bandwidth according to the comfort mode or the sports mode driving mode. Yes (S422).
  • the center frequency when the center frequency is changed, if the driving mode is the comfort mode, most of the noise frequencies must be removed. Therefore, the center frequency is changed so that the noise frequency is relatively more removed than in the case of the normal mode, and when the driving mode is a sports mode. Since the noise frequency should hardly be removed, the center frequency can be changed so that the noise frequency is removed relatively less than in the case of the normal mode.
  • the frequency corresponding to the degree of normal filtering in the center frequency normal mode when used as a reference, and when the driving mode is the comfort mode or the sports mode, the frequency may be changed to be smaller or larger than the frequency corresponding to the normal filtering degree. This will be described later with reference to FIG. 10.
  • the bandwidth is based on the bandwidth corresponding to the degree of normal filtering in the normal mode
  • the bandwidth is changed larger than the bandwidth corresponding to the degree of normal filtering
  • the driving mode is In the case of the sport mode, it may be changed to be smaller than the bandwidth corresponding to the degree of normal filtering.
  • the noise frequency filtering unit 120 sets a BPF having a larger bandwidth than a bandwidth corresponding to the normal mode, and filters the noise frequency using the set BPF.
  • the noise frequency filtering unit 120 sets a BPF having a smaller bandwidth than a bandwidth corresponding to the normal mode, and filters the noise frequency by using the set BPF.
  • the steering control device 100 calculates a reaction torque using the filtered noise frequency and rack force (S330).
  • the center frequency of the BPF may be changed and moved according to the driving mode, and the range in which the noise frequency is filtered may be changed by moving the outline of the overall BPF.
  • the center frequency of the BPF corresponding to the normal mode is f o
  • the center frequency of the BPF corresponding to the comfort mode is f 1 , which is a much smaller frequency than f o.
  • the center frequency of the HPF is f 2, which is a greater frequency than f o.
  • f 1 may be set to correspond to the filtering degree (eg, 100%) according to the comfort mode
  • f 2 may be set to correspond to the filtering level (eg, 30%) according to the sport mode.
  • the center frequency f 1 corresponding to the case of the comfort mode is shown to be smaller than the center frequency f o corresponding to the case of the normal mode, but is not limited thereto. If the filtering degree according to the mode satisfies the condition that is greater than the filtering degree according to the normal mode, the center frequency (f 1 ) corresponding to the comfort mode may be greater than the center frequency (f o) corresponding to the normal mode. . This can also be applied to the case of the center frequency (f 2 ) corresponding to the case of the sport mode.
  • the bandwidth of the BPF is also changed to a larger bandwidth than the normal mode when the driving mode is changed to the comfort mode based on the normal mode, similar to the center frequency of the BPF, and when the driving mode is changed to the sport mode, the normal mode is changed. It can be changed to be smaller than the bandwidth corresponding to.
  • the bandwidth of the BPF corresponding to the comfort mode is narrower than that of the BPF corresponding to the normal mode, and the bandwidth of the BPF corresponding to the sports mode Is wider than the bandwidth of the BPF corresponding to the normal mode.
  • the steering control apparatus 100 may provide various driving feelings to the driver by setting different degrees of feedback of the road surface according to the driving mode.
  • the driver may finely adjust the preset filtering degree according to each driving mode by using a tuner included in the vehicle.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing a first embodiment of the tuner 300 according to the present disclosure
  • FIG. 13 is a diagram schematically showing a second embodiment of the tuner 400 according to the present disclosure.
  • the tuners 300 and 400 according to the present disclosure may output a tuning signal corresponding to a tuning operation of a user such as a driver.
  • the tuner 300 may be implemented as a physical button such as a dial, as shown in FIG. 12.
  • the tuner 300 shown in FIG. 12 may include an indication point 310 indicating a value, a selection button 320, etc., and may be rotated clockwise or counterclockwise by a user such as a driver.
  • the back user may designate a filtering degree of a desired size by turning the tuner 300 illustrated in FIG. 12 with reference to the indication point 310, and finally determine it by pressing the select button 320.
  • the tuner 400 may be implemented in a hardware configuration such as a touch panel and a display panel and a software configuration, as shown in FIG. 13.
  • the tuner 400 illustrated in FIG. 13 may display icons 410, 420, and 430.
  • a user such as a driver, may display the degree of filtering by touching the icons 410, 420, and 430 displayed on the screen.
  • the scales ⁇ , ⁇ , and ⁇ displayed on each of the icons 410, 420, and 430 may be set so as not to overlap with the filtering degree corresponding to each of the driving modes.
  • the steering control device 100 may adjust a preset filtering degree for each driving mode according to a tuning signal input from the tuners 300 and 400.
  • the noise frequency filtering unit 120 receives a tuning signal from the tuners 300 and 400 that output a tuning signal corresponding to a user's tuning operation, and adjusts the degree of filtering according to the tuning signal.
  • the degree of filtering may be adjusted according to the driver's selection, thereby providing a more diverse driving feeling to the driver.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a steering control method according to the present disclosure.
  • a reaction force torque may be calculated by filtering noise transmitted from a road surface to a wheel.
  • This steering control method includes a noise frequency calculation step (S510) of calculating the noise frequency of noise transmitted to the wheel, determining the degree of filtering of the noise frequency based on two or more driving modes, and filtering the noise frequency according to the degree of filtering.
  • a noise frequency filtering step (S520) and a reaction force torque calculation step (S530) of calculating a reaction torque based on the filtered noise frequency may be included.
  • the noise frequency filtering step (S520) is a driving mode.
  • a variable filter corresponding to the degree of filtering determined according to is set, and the noise frequency is filtered using the variable filter.
  • a first variable filter for filtering with a first filtering degree is set, and when the driving mode is the comfort mode, a second filtering degree greater than the first filtering degree is set.
  • a second variable filter for filtering is set, and when the driving mode is a sports mode, a third variable filter for filtering with a third filtering degree smaller than the first filtering degree is set.
  • variable filter is, for example, a low pass filter including a first cutoff frequency, and the first cutoff frequency is changed to a frequency corresponding to a predetermined filtering degree according to the driving mode.
  • variable filter is a high pass filter including a second cutoff frequency, and the second cutoff frequency is changed to a frequency corresponding to a predetermined filtering degree according to the driving mode.
  • variable filter is a band pass filter including a center frequency and a bandwidth, and at least one of the center frequency and the bandwidth is varied based on a predetermined filtering degree according to the driving mode.
  • a steering feeling can be appropriately provided to the driver by setting different degrees of feedback of the road surface according to the driving mode.
  • the present disclosure may selectively provide driving stability, driving convenience, and a natural steering feeling as the driver selects whether or not to operate.

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Abstract

본 개시는 조향 제어 장치, 조향 제어 방법 및 이를 포함하는 조향 보조 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시에 따른 조향 제어 장치는 바퀴에 전달되는 노이즈의 노이즈 주파수를 산출하는 노이즈 주파수 산출부와, 2개 이상인 주행 모드에 기초하여 필터링 정도를 결정하고, 노이즈 주파수를 필터링 정도에 따라 필터링하는 노이즈 주파수 필터링부 및 필터링된 노이즈 주파수에 기초하여 반력 토크를 산출하는 반력 토크 산출부를 포함한다.

Description

조향 제어 장치, 조향 제어 방법 및 이를 포함하는 조향 보조 시스템
본 개시는 조향 제어 장치, 조향 제어 방법 및 이를 포함하는 조향 보조 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 스티어링 휠을 용이하게 조향할 수 있도록 전동식 조향장치(EPS: Electronic Power Steering)가 구비되어 있으며, EPS는 모터의 회전력을 이용하여 운전자의 조향력을 보조한다.
EPS는 스티어링 휠의 조타시 모터의 구동을 제어하는 ECU(Electronic Control Unit)를 구비하고 있으며, ECU는 조향각 센서, 토크 센서, 차속 센서 및 엔진 회전수 센서 등으로부터 신호를 입력받아 전류치를 연산하고, 이를 모터에 제공하여 스티어링 휠의 조향감을 조절하게 된다. 이에 따라, 저속구간에서는 전류치를 크게 하여 조향감을 상대적으로 가볍게 하고, 고속구간에서는 전류치를 작게 하여 조향감을 상대적으로 무겁게 함으로써, 안전하게 주행할 수 있도록 한다.
최근에는 운전자의 다양한 기호에 부응하기 위해, 복수의 조향모드를 미리 설정하여 두고, 복수의 조향모드 중 운전자가 원하는 조향모드를 선택하여 주행할 수 있도록 하고 있다.
현재 주로 제공되고 있는 조향모드는 스포츠 모드(Sport Mode), 노멀 모드(Normal Mode), 컴포트 모드(Comport Mode) 등이 있다. 노멀 모드는 일반적인 주행 상태의 조향감을 제공하는 모드이고, 스포츠 모드는 노멀 모드보다 무거운 조향감을 제공하는 모드이고, 컴포트 모드는 노멀 모드보다 가벼운 조향감을 제공하는 모드이다.
한편, 차량이 다양한 상태의 노면에서 주행하는 경우, 노면과 바퀴에 의해 발생 가능한 진동(노이즈) 등이 EPS를 통해 결국 운전자에게 전달될 수 있다. 따라서, EPS 시스템은 일반적으로 노면에 의해 발생 가능한 노이즈를 필터링함으로써 운전자에게 편안한 승차감을 제공할 수 있다.
그러나, 운전자가 노면의 상태를 자연스럽게 느끼고 싶은 경우, EPS 시스템이 노이즈를 모두 제거하게 된다면, 전술한 요구 사항을 만족하지 못하는 경우가 있다. 따라서, 주행 모드에 따라 노면의 상태를 적절히 피드백하는 기술이 요구되고 있는 실정이다.
이러한 배경에서, 본 개시는 주행 모드에 따라 노면의 상태를 피드백하는 정도를 다르게 설정함으로써 운전자에게 조향감을 적절히 제공하고자 한다.
또한, 본 개시는 운전자가 동작 여부를 선택함에 따라 주행 안정성, 주행 편의성 및 자연스러운 조향감 등을 선택적으로 제공하고자 한다.
전술한 과제를 해결하기 위하여, 일 측면에서, 본 개시는 노면으로부터 바퀴에 전달되는 노이즈를 필터링하여 반력 토크를 산출하는 조향 제어 장치에 있어서, 바퀴에 전달되는 노이즈의 노이즈 주파수를 산출하는 노이즈 주파수 산출부와, 2개 이상인 주행 모드에 기초하여 필터링 정도를 결정하고, 노이즈 주파수를 필터링 정도에 따라 필터링하는 노이즈 주파수 필터링부 및 필터링된 노이즈 주파수에 기초하여 반력 토크를 산출하는 반력 토크 산출부를 포함하는 조향 제어 장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 개시는 노면으로부터 바퀴에 전달되는 노이즈를 필터링하여 반력 토크를 산출하는 조향 제어 방법에 있어서, 바퀴에 전달되는 노이즈의 노이즈 주파수를 산출하는 노이즈 주파수 산출 단계와, 2개 이상인 주행 모드에 기초하여 노이즈 주파수의 필터링 정도를 결정하고, 노이즈 주파수를 필터링 정도에 따라 필터링하는 노이즈 주파수 필터링 단계 및 필터링된 노이즈 주파수에 기초하여 반력 토크를 산출하는 반력 토크 산출 단계를 포함하는 조향 제어 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 개시에 의하면, 본 개시는 주행 모드에 따라 노면의 상태를 피드백하는 정도를 다르게 설정함으로써 운전자에게 조향감을 적절히 제공할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 운전자가 동작 여부를 선택함에 따라 주행 안정성, 주행 편의성 및 자연스러운 조향감 등을 선택적으로 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시에 따른 조향 보조 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시에 따른 조향 제어 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3는 본 개시에 따른 스위치의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 개시에 따라 노이즈 주파수를 필터링하는 제1 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 개시에 따라 노이즈 주파수를 필터링하는 제2 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 주행 모드에 따른 로우 패스 필터의 개형을 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 7는 본 개시에 따라 노이즈 주파수를 필터링하는 제3 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 주행 모드에 따른 하이 패스 필터의 개형을 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 개시에 따라 노이즈 주파수를 필터링하는 제4 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 주행 모드에 따른 밴드 패스 필터의 개형을 개략적으로 나타낸 제1 그래프이다.
도 11은 주행 모드에 따른 밴드 패스 필터의 개형을 개략적으로 나타낸 제2 그래프이다.
도 12는 본 개시에 따른 튜닝기의 제1 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 13은 본 개시에 따른 튜닝기의 제2 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 14는 본 개시에 따른 조향 제어 방법을 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(1)을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1은 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(1)을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(1)은 운전자가 쉽게 조향할 수 있도록 조향력을 보조해주는 시스템을 의미할 수 있다.
이러한 조향 보조 시스템(1)은 구동 방식에 따라 펌프를 돌려 유압을 발생시켜서 조향 보조력을 제공하는 유압식(Hydraulic Power Steering; HPS)과 모터를 구동시켜 조향 보조력을 제공하는 전동식(Electronic Power Steering; EPS) 등이 있을 수 있다. 이하, 본 명세서에서는 편의상 전동식 조향 보조 시스템을 기준으로 본 개시를 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 조향 입력 장치(10)와 조향 출력 장치(30) 간의 기계적 연결 부재(또는 링키지(Linkage))로 결합되어 있는지 여부에 따라 운전자가 스티어링 휠(11)을 회전하여 발생된 힘(토크)이 기계적인 동력 전달 장치(예를 들어, 링키지 등)를 통해 바퀴(33) 측의 액츄에이터에 전달되어 바퀴(33)가 조타되는 기계식 조향 보조 시스템일 수 있고, 기계적인 동력 전달 장치 대신에 와이어, 케이블 등을 통해 전기적 신호를 송수신하여 동력을 전달하는 스티어 바이 와이어(Steer-by-Wire; SbW) 시스템일 수 있다. 이하에서는 SbW 시스템을 기준으로 조향 보조 시스템(1)을 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 개시에 따른 조향 보조 시스템(1)은 조향 입력 장치(10), 조향 제어 장치(20) 및 조향 출력 장치(30) 등을 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 조향 보조 시스템(1)이 SbW 시스템인 경우, 조향 입력 장치(10)와 조향 출력 장치(30)는 기계적으로 분리되어 있다.
조향 입력 장치(10)는 운전자가 의도하는 조향 정보에 입력되는 장치를 의미할 수 있다. 이러한 조향 입력 장치(10)는 스티어링 휠(11), 조향각 센서(12), 컬럼(13), 반력 모터(14), 운전자 토크 센서 등을 포함할 수 있다.
조향각 센서(12)는 스티어링 휠(11)의 회전에 의해 발생하는 조향각을 감지할 수 있다. 구체적으로, 운전자가 스티어링 휠(11)을 잡고 회전하는 경우, 조향각 센서(12)는 스티어링 휠(11)의 회전각도(조향각)을 감지하고, 감지된 조향각을 지시하는 감지신호(또는 감지값)를 조향 제어 장치(20)에 출력할 수 있다.
컬럼(13)은 스티어링 휠(11)과 연결되고, 조향각 센서(12), 반력 모터(14) 운전자 토크 센서 등을 지지할 수 있다.
반력 모터(14)는 조향 제어 장치(20)로부터 제어신호, 지령신호, 지령전류 등을 입력받아 스티어링 휠(11)에 반력을 부여할 수 있다. 구체적으로, 반력 모터(14)는 조향 제어 장치(20)로부터 지령전류를 입력받아 지령전류에 의해 지시되는 회전속도로 구동하여 반력 토크를 출력할 수 있다.
운전자 토크 센서(미도시)는 스티어링 휠(11)의 회전에 의해 발생하는 운전자 토크를 감지할 수 있다. 구체적으로, 운전자가 스티어링 휠(11)을 잡고 회전하는 경우, 운전자 토크 센서는 스티어링 휠(11)의 운전자 토크를 감지하고, 감지된 운전자 토크를 지시하는 감지신호(또는 감지값)를 조향 제어 장치(20)에 출력할 수 있다. 여기서, 운전자 토크는 운전자의 스티어링 휠(11) 조작에 의해 발생하는 토크를 의미할 수 있다.
조향 제어 장치(20)는 조향 입력 장치(10)로부터 조향 정보를 입력받아 제어값을 산출하고, 제어값을 지시하는 전기적 신호를 조향 출력 장치(30)에 출력할 수 있다. 여기서, 조향 정보는 조향각 및 운전자 토크 중 적어도 하나를 포함하는 정보를 의미할 수 있다.
한편, 조향 제어 장치(20)는 조향 출력 장치(30)에서 실제 출력된 동력 정보를 피드백받아 제어값을 산출하고, 제어값을 지시하는 전기적 신호를 조향 입력 장치(10)에 출력하여, 운전자에게 조향감(조타감)을 제공할 수 있다.
이러한 조향 제어 장치(20)는 전자 제어 유닛(Electronic Controller Unit; ECU), 마이컴(micom) 등과 같은 전자 제어 장치로 구현될 수 있으며, 조향 제어 장치(20)에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
조향 출력 장치(30)는 운전자의 의도대로 실제 차량이 조향하도록 구동하는 장치를 의미할 수 있다. 이러한 조향 출력 장치(30)는 조향 모터(31), 랙(32), 랙 위치 센서(34), 바퀴(33), 차속 센서(35) 등을 포함할 수 있다.
조향 모터(31)는 랙(32)을 축방향으로 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 조향 모터(31)는 조향 제어 장치(20)로부터 지령전류를 입력받아 구동하고, 랙(32)을 축방향으로 직선 운동하게 할 수 있다.
랙(32)은 조향 모터(31)의 구동에 의해 직선 운동을 수행할 수 있으며, 랙(32)의 직선 운동을 통해 바퀴(33)는 좌 또는 우로 조타된다.
랙 위치 센서(34)는 랙(32)의 위치를 감지할 수 있다. 구체적으로, 랙(32)이 직선 운동을 수행하여 스티어링 휠(11)이 중립 위치에 있을 때에 대응되는 위치로부터 이동하는 경우, 랙 위치 센서(34)는 랙(32)의 실제 위치를 감지하고, 랙(32)의 위치 감지값을 지시하는 감지신호을 조향 제어 장치(20)에 출력할 수 있다.
여기서, 랙 위치 센서(34)는 랙(32)의 실제 이동 속도를 감지할 수 있다. 즉, 랙 위치 센서(34)는 랙(32)의 위치를 감지하고, 감지된 랙(32)의 위치를 시간에 대하여 미분하여 랙(32)의 이동 속도를 계산하며, 랙(32)의 이동 속도값을 지시하는 감지신호를 조향 제어 장치(20)에 출력할 수 있다. 따라서, 랙 위치 센서(34)는 미분기를 더 포함할 수 있다.
차속 센서(35)는 차량의 주행 속도를 감지할 수 있다. 구체적으로, 차속 센서(35)는 차량의 주행 속도를 감지하고, 주행 속도를 지시하는 감지신호를 조향 제어 장치(20)에 출력할 수 있다.
도시하지 않았지만, 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(1)은 피니언 기어, 바퀴(33)의 조타각을 감지하는 조타각 센서, 차량의 헤딩각(Heading angle)을 감지하는 요레이트 센서, 조향 입력부와 조향 출력부를 분리하거나 결합 가능한 클러치(Clutch) 등을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(1)이 SbW 시스템인 경우, 조향 입력 장치(10)와 조향 출력 장치(30)가 기계적 연결 부재(Mechanical linkage) 대신 전기적으로 연결되어 있기 때문에, 조향 보조 시스템(1)은 노면의 상태를 반력 토크에 반영하여 운전자에게 조향감을 적절히 제공할 수 있다.
한편, 노면의 상태는 노이즈에 해당될 수 있는데, 이 경우 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(1)은 운전자가 노면에서 발생한 진동, 충격 등을 느끼지 못하도록 바퀴에 전달되는 노이즈를 필터링할 수 있다.
다만, 운전자가 스포츠 모드와 같이 특정 주행 모드를 선택하여 수동으로 주행하는 경우, 노면의 상태를 적절히 느끼고 싶어하는 경우가 있을 수 있고, 이때, 바퀴에 전달되는 노이즈가 모두 필터링된다면, 운전자가 노면의 상태(예를 들어 진동)를 적절히 느끼지 못할 수도 있다. 따라서, 주행 모드에 따라 노면의 상태를 서로 다르게 반영하는 것이 필요하다.
이하에서는 전술한 주행 모드에 따라 적절하게 노면의 상태에 대응되는 노이즈를 적절히 반영하여 운전자에게 자연스러운 조타감을 제공할 수 있는 조향 제어 장치(20)를 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)는 노면으로부터 바퀴에 전달되는 노이즈를 필터링하여 반력 토크를 산출할 수 있다. 이러한 조향 제어 장치(100)는 노이즈 주파수 산출부(110)와, 노이즈 주파수 필터링부(120) 및 반력 토크 산출부(130) 등을 포함할 수 있다.
노이즈 주파수 산출부(110)는 바퀴에 전달되는 노이즈의 노이즈 주파수를 산출할 수 있다. 구체적으로, 노이즈 주파수 산출부(110)는 바퀴의 회전속도와 목표 회전속도를 비교하고, 비교 결과에 기초하여 노이즈 주파수를 산출할 수 있다.
여기서, 목표 회전속도는 운전자가 엑셀레이터 등을 조작할 때 이에 따라 예상되는 차속을 의미할 수 있다. 이러한 목표 회전속도는 차량에 포함되고 차량의 가속을 제어하는 가속 제어 장치(미도시)에 의해 연산될 수 있다. 따라서, 목표 회전속도는 가속 제어 장치에 의해 연산되어 노이즈 주파수 산출부(110)에 입력될 수 있다.
예를 들면, 노이즈 주파수 산출부(110)는 차속 센서(35)에 의해 검출된 바퀴(33)의 회전속도와 가속 제어 장치(미도시)에 의해 연산된 목표 회전속도를 입력받고, 바퀴(33)의 회전속도와 목표 회전속도 간의 차이값을 계산하며, 미리 설정되거나 저장된 테이블, 맵 등을 이용해 차이값에 대응되는 노이즈 주파수를 계산한다.
본 개시는 바퀴(33)의 회전속도를 이용하여 노이즈 주파수를 산출하는 방법을 설명하고 있으나, 이는 일 예시일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 노이즈 주파수는 노면과 바퀴 사이에서 발생하는 진동 등에 대응되는 주파수를 의미할 수 있다. 이러한 노이즈 주파수는 일정한 주파수 대역 내에 포함된 주파수를 모두 의미할 수 있다. 한편, 노이즈 주파수는 상대적으로 고 주파수 대역일 수도 있다.
노이즈 주파수 필터링부(120)는 2개 이상인 주행 모드에 기초하여 필터링 정도를 결정하고, 노이즈 주파수를 필터링 정도에 따라 필터링할 수 있다.
여기서, 주행 모드는 주행 특성에 따라 구분되는 모드를 의미할 수 있다. 예를 들면, 주행 모드는 노멀 모드(Normal Mode), 소음을 최소화하고 보다 조용한 주행을 가능하게 하는 컴포트 모드(Comport Mode), 다른 모드보다 상대적으로 높은 RPM을 유지하고, 가속 성능을 높여 역동적인 주행을 가능하게 하는 스포츠 모드(Sports Mode), 차량의 연비를 최대화하는 에코 모드(Eco Mode) 등을 포함한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 필터링 정도는 노이즈 주파수가 필터링되는 정도를 의미할 수 있으며, 이는 비율, 퍼센트(%) 등으로 표현될 수 있다. 예를 들어, 필터링 정도가 100%이면, 노이즈 주파수가 모두 제거되고, 필터링 정도가 50%이면, 노이즈 주파수인 주파수 대역 중 절반이 제거되며, 필터링 정도가 10%이면 노이즈 주파수인 주파수 대역 중 일부만 제거된다. 이러한 필터링 정도는 주행 모드에 따라서 결정되며, 주행 모드가 다르면 필터링 정도도 달라질 수 있다.
여기서, 노이즈 주파수 필터링부(120)는 현재 차량의 주행 모드에 따라 결정된 필터링 정도에 대응되는 가변 필터를 설명하며, 노이즈 주파수를 필터링할 수 있다.
예를 들면, 주행 모드가 주행 특성에 따라 구분되는 노멀 모드, 컴포트 모드 및 스포츠 모드를 포함하는 경우, 노이즈 주파수 필터링부(120)는 주행 모드가 노멀 모드, 컴포트 모드 및 스포츠 모드 중 어느 하나인 경우, 주행 모드에 따라 결정된 필터링 정도에 대응되는 가변 필터를 설정하고, 가변 필터를 이용하여 노이즈 주파수를 필터링한다.
반력 토크 산출부(130)는 필터링된 노이즈 주파수에 기초하여 반력 토크를 산출할 수 있다. 구체적으로, 반력 토크 산출부(130)는 조향 출력 장치(30)의 랙 포스, 랙 위치 센서(34)의 랙 위치값 등과, 주행 모드에 따라 필터링된 노이즈 주파수를 입력받고, 랙 포스, 랙 위치값 등과 노이즈 주파수를 반력 토크 생성 알고리즘에 대입하여 반력 토크를 산출할 수 있다.
한편, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)는 외부로부터 입력되는 명령 신호, 명령 정보의 수신 여부에 따라 전술한 동작, 즉 주행 모드에 따라 필터링 정도를 다르게 결정하는 동작의 수행 여부를 결정할 수 있다.
예를 들면, 제1 신호가 노이즈 주파수 필터링부(120)에 입력되면, 노이즈 주파수 필터링부(120)는 주행 모드에 기초하여 노이즈 주파수의 필터링 정도를 서로 다르게 결정한다.
다른 예를 들면, 제2 신호가 노이즈 주파수 필터링부(120)에 입력되면, 노이즈 주파수 필터링부(120)는 주행 모드와 무관하게 동일한 필터링 정도를 결정한다.
전술한 제1 신호와 제2 신호는 스위치 등에 의해 발생될 수 있다. 이하에서는 노이즈 주파수 필터링부(120)의 동작을 변경하는 명령을 수행하는 스위치를 예시적으로 설명한다.
도 3는 본 개시에 따른 스위치(200)의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 개시에 따른 스위치(200)는 운전자 등 사용자의 입력에 의해 동작하여 노이즈 주파수 필터링부(120)의 동작을 변경할 수 있다. 구체적으로, 운전자 등 사용자가 스위치(200)를 조작하면, 스위치(200)는 제1 신호를 출력할 수 있다. 그리고, 제1 신호가 출력된 이후에 사용자가 스위치(200)를 다시 조작하면, 스위치(200)는 제2 신호를 출력할 수 있다.
여기서, 제1 신호와 제2 신호는 노이즈 주파수 필터링부(120)의 동작을 변경하는 신호를 의미할 수 있다.
스위치(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 스티어링 휠(11)의 특정 위치에 배치될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 스위치(200)가 배치된 위치는 스티어링 휠(11) 이외에 운전자가 쉽게 조작할 수 있는 위치일 수 있다.
스위치(200)는 물리적 버튼으로 구현될 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 터치, 음성, 시선 등의 인식으로도 동작 가능한 장치로 구현될 수도 있다.
한편, 운전자 등 사용자가 스위치(200)를 조작하여 발생하는 제1 신호와 제2 신호는 노이즈 주파수 필터링부(120)에 입력될 수 있고, 이때 노이즈 주파수 필터링부(120)가 제1 신호를 입력받으면, 노이즈 주파수 필터링부(120)는 도 2를 참조하여 전술한 바와 같이 주행 모드에 기초하여 노이즈 주파수의 필터링 정도를 서로 다르게 결정할 수 있다. 반대로, 노이즈 주파수 필터링부(120)가 제2 신호를 입력받으면, 노이즈 주파수 필터링부(120)는 주행 모드와 무관하게 동일한 필터링 정도를 결정할 수 있다.
전술한 바에 의하면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)는 운전자가 동작 여부를 선택함에 따라 주행 안정성, 주행 편의성 및 자연스러운 조향감 등을 선택적으로 제공할 수 있다.
이하에서는 주행 모드에 따라 노이즈 주파수를 서로 다르게 필터링하는 방법들을 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 개시에 따라 노이즈 주파수를 필터링하는 제1 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)는 현재 주행 모드가 노멀 모드인지 확인할 수 있다(S111).
만약 현재 주행 모드가 노멀 모드이면(S111, Yes), 조향 제어 장치(100)는 노멀 모드에 대응되는 제1 가변 필터를 설정할 수 있다(S121). 여기서, 제1 가변 필터는 노이즈 주파수를 제1 필터링 정도로 필터링할 수 있는 필터를 의미할 수 있다. 이때 제1 필터링 정도는 약 70%일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 미리 설정된 범위 내에서 조절될 수도 있다.
예를 들면, 주행 모드가 노멀 모드인 경우, 노이즈 주파수 필터링부(120)는 제1 필터링 정도로 필터링하는 제1 가변 필터를 설정한다.
제1 가변 필터가 설정되면, 조향 제어 장치(100)는 제1 가변 필터를 이용하여 노이즈 주파수를 제1 필터링 정도, 예를 들어 70% 정도로 필터링할 수 있다(S131).
한편, 현재 주행 모드가 노멀 모드가 아닌 경우(S111, No), 조향 제어 장치(100)는 현재 주행 모드가 컴포트 모드인지 확인할 수 있다(S112).
현재 주행 모드가 컴포트 모드이면(S112, Yes), 조향 제어 장치(100)는 컴포트 모드에 대응되는 제2 가변 필터를 설정할 수 있다(S122). 여기서, 제2 가변 필터는 노이즈 주파수를 제2 필터링 정도로 필터링할 수 있는 필터를 의미할 수 있다. 이때 제2 필터링 정도는 제1 필터링 정도보다 크게 설정될 수 있으며, 바람직하게는 약 100%일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 미리 설정된 범위 내에서 조절될 수도 있다.
예를 들면, 주행 모드가 컴포트 모드인 경우, 노이즈 주파수 필터링부(120)는 제1 필터링 정도보다 큰 제2 필터링 정도로 필터링하는 제2 가변 필터를 설정한다.
제2 가변 필터가 설정되면, 조향 제어 장치(100)는 제2 가변 필터를 이용하여 노이즈 주파수를 제2 필터링 정도, 예를 들어 100% 정도로 필터링한다(S132).
한편, 현재 주행 모드가 노멀 모드 및 컴포트 모드가 아닌 경우(S112, No), 조향 제어 장치(100)는 현재 주행 모드가 스포츠 모드인지 확인할 수 있다(S113).
현재 주행 모드가 노멀 모드, 컴포트 모드 및 스포츠 모드가 아닌 경우, 현재 주행 모드는 에코 모드, 기타 다른 주행 모드일 수 있고, 조향 제어 장치(100)는 동작을 종료할 수 있다. 한편, 도시하지 않았지만, 조향 제어 장치(100)는 현재 주행 모드가 노멀 모드 컴포트 모드 및 스포츠 모드인 경우를 만족할 때까지 반복적으로 주행 모드를 확인할 수도 있다.
현재 주행 모드가 스포츠 모드이면(S113, Yes), 조향 제어 장치(100)는 스포츠 모드에 대응되는 제3 가변 필터를 설정할 수 있다(123). 여기서, 제3 가변 필터는 노이즈 주파수를 제3 필터링 정도로 필터링할 수 있는 필터를 의미할 수 있다. 이때 제3 필터링 정도는 제1 필터링 정도보다 작게 설정될 수 있으며, 바람직하게는 약 30%일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 미리 설정된 범위 내에서 조절될 수도 있다.
예를 들면, 주행 모드가 스포츠 모드인 경우, 노이즈 주파수 필터링부(120)는 제1 필터링 정도보다 작은 제3 필터링 정도로 필터링하는 제3 가변 필터를 설정한다.
제3 가변 필터가 설정되면, 조향 제어 장치(100)는 제3 가변 필터를 이용하여 노이즈 주파수를 제3 필터링 정도, 예를 들어 30% 정도로 필터링할 수 있다(S133).
여기서, 가변 필터는 예를 들면, 로우 패스 필터(Low Pass Filter; LPF), 하이 패스 필터(High Pass Filter; HPF), 밴드 패스 필터(Band Pass Filter; BPF)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 내지 제2 가변 필터는 서로 다른 종류의 필터일 수 있고, 모두 같은 종류의 필터일 수도 있다.
여기서, LPF 및 HPF 각각은 가변 가능한 차단 주파수를 포함하는 필터일 수 있고, BPF는 중심 주파수 및 대역폭 중 적어도 하나가 가변 가능한 필터일 수 있다.
노이즈 주파수가 전부 또는 일부 필터링 되면, 조향 제어 장치(100)는 필터링된 노이즈 주파수와 랙 포스 등을 이용하여 반력 토크를 산출할 수 있다(S140).
한편, 차량의 주행 모드는 도 4에 도시된 바와 같이 노멀 모드, 컴포트 모드 및 스포츠 모드 순서로 확인되나, 이는 본 개시를 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니며, 주행 모드를 확인하는 순서는 설계자의 설계 의도에 따라 얼마든지 변경될 수 있다.
전술한 바와 같이, 가변 필터는 LPF, HPF, BPF 중에 어느 하나일 수 있다. 이하에서는 LPF를 이용하여 노이즈 주파수를 필터링하는 실시예를 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 개시에 따라 노이즈 주파수를 필터링하는 제2 실시예를 설명하기 위한 흐름도이고, 도 6은 주행 모드에 따른 로우 패스 필터의 개형을 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 5를 참조하면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)는 가변 필터를 로우 패스 필터로 설정할 수 있다(S210).
구체적으로, 가변 필터는 제1 차단 주파수를 포함하는 로우 패스 필터(Low Pass Filter)이고, 제1 차단 주파수는 주행 모드에 따라 미리 결정되는 필터링 정도에 대응되는 주파수로 가변될 수 있다.
한편, 도 4를 참조하여 전술한 바와 같이, 조향 제어 장치(100)는 현재 주행 모드가 노멀 모드인지 확인할 수 있다(S211).
주행 모드가 노멀 모드이면(S211, Yes), 조향 제어 장치(100)는 노멀 모드에서의 노멀 필터링 정도에 대응되는 주파수(기준 주파수 fo)를 전술한 제1 차단 주파수로 설정하여 노이즈 주파수를 필터링할 수 있다(S221).
주행 모드가 노멀 모드가 아닌 경우(S211, No), 조향 제어 장치(100)는 현재 주행 모드가 컴포트 모드인지 확인할 수 있다(S212).
주행 모드가 컴포트 모드이면(S212, Yes), 조향 제어 장치(100)는 컴포트 모드에서의 컴포트 필터링 정도에 대응되는 주파수를 차단 주파수로 설정하여 노이즈 주파수를 필터링한다. 즉, 조향 제어 장치(100)는 단계 S210, S221에서 사용된 노멀 모드에 대응되는 차단 주파수보다 더 작은 주파수를 제1 차단 주파수로 하여 노이즈 주파수를 필터링할 수 있다(S222).
주행 모드가 컴포트 모드가 아닌 경우(S212, No), 조향 제어 장치(100)는 현재 주행 모드가 스포츠 모드인지 확인할 수 있다(S213).
주행 모드가 스포츠 모드이면(S213, Yes), 조향 제어 장치(100)는 스포츠 모드에서의 스포츠 필터링 정도에 대응되는 주파수를 차단 주파수로 설정하여 노이즈 주파수를 필터링할 수 있다. 즉, 조향 제어 장치(100)는 단계 S210, S221에서 사용된 노멀 모드에 대응되는 차단 주파수보다 더 큰 주파수를 제1 차단 주파수로 하여 노이즈 주파수를 필터링할 수 있다(S223).
노이즈 주파수가 전부 또는 일부 필터링 되면, 조향 제어 장치(100)는 필터링된 노이즈 주파수와 랙 포스 등을 이용하여 반력 토크를 산출한다(S230).
전술한 바와 같이, LPF의 제1 차단 주파수는 노멀 모드에서의 노멀 필터링 정도에 대응되는 주파수를 기준으로 하고, 주행 모드가 컴포트 모드인 경우, 노멀 필터링 정도에 대응되는 주파수보다 더 작게 변경되며, 주행 모드가 스포츠 모드인 경우, 노멀 필터링 정도에 대응되는 주파수보다 더 크게 변경될 수 있다.
즉, LPF의 제1 차단주파수는 주행 모드에 따라 변경, 이동되고, 전체적인 LPF의 개형이 이동됨으로써 노이즈 주파수가 필터링되는 범위가 변경될 수 있다.
도 6을 참조하여 예를 들면, 주행 모드가 노멀 모드인 경우에 LPF의 제1 차단 주파수는 fc이고, 주행 모드가 컴포트 모드인 경우에 LPF의 제1 차단 주파수는 fc보다 더 작은 주파수인 f1이며, 주행 모드가 스포츠 모드인 경우에 LPF의 제1 차단 주파수는 fc보다 더 큰 주파수인 f2이다.
이렇게, 가변 필터가 LPF인 경우, 주행 모드가 컴포트 모드인 경우에 노이즈 주파수가 필터링되는 정도는 노멀 모드인 경우보다 더 크고, 주행 모드가 스포츠 모드인 경우에 노이즈 주파수가 필터링되는 정도는 노멀 모드인 경우보다 더 작다.
전술한 바에 의하면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)는 주행 모드에 따라 노면의 상태를 피드백하는 정도를 다르게 설정하여 운전자에게 주행감을 다양하게 제공할 수 있다.
한편, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)는 HPF인 가변 필터를 이용하여 노이즈 주파수를 필터링할 수 있는 바, 이하에서는 HPF를 이용하여 노이즈 주파수를 필터링하는 실시예를 구체적으로 설명한다.
도 7는 본 개시에 따라 노이즈 주파수를 필터링하는 제3 실시예를 설명하기 위한 흐름도이고, 도 8은 주행 모드에 따른 하이 패스 필터의 개형을 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 7을 참조하면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)는 가변 필터를 하이 패스 필터로 설정할 수 있다(S310).
구체적으로, 가변 필터는 제2 차단 주파수를 포함하는 하이 패스 필터(High Pass Filter)이고, 제2 차단 주파수는 주행 모드에 따라 미리 결정되는 필터링 정도에 대응되는 주파수로 가변될 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5를 참조하여 전술한 바와 같이, 조향 제어 장치(100)는 현재 주행 모드가 노멀 모드인지 확인할 수 있다(S311).
주행 모드가 노멀 모드이면(S311, Yes), 조향 제어 장치(100)는 노멀 모드에서의 노멀 필터링 정도에 대응되는 주파수(기준 주파수 fc)를 전술한 제2 차단 주파수로 설정하여 노이즈 주파수를 필터링할 수 있다(S321).
주행 모드가 노멀 모드가 아닌 경우(311, No), 조향 제어 장치(100)는 현재 주행 모드가 컴포트 모드인지 확인할 수 있다(S312).
주행 모드가 컴포트 모드이면(312, Yes), 조향 제어 장치(100)는 컴포트 모드에서의 컴포트 필터링 정도에 대응되는 주파수를 차단 주파수로 설정하여 노이즈 주파수를 필터링할 수 있다. 즉, 조향 제어 장치(100)는 단계 S310, S321에서 사용된 노멀 모드에 대응되는 차단 주파수보다 더 큰 주파수를 제2 차단 주파수로 하여 노이즈 주파수를 필터링할 수 있다(S322).
주행 모드가 컴포트 모드가 아닌 경우(S312, No), 조향 제어 장치(100)는 현재 주행 모드가 스포츠 모드인지 확인할 수 있다(S213).
주행 모드가 스포츠 모드이면(S313, Yes), 조향 제어 장치(100)는 스포츠 모드에서의 스포츠 필터링 정도에 대응되는 주파수를 차단 주파수로 설정하여 노이즈 주파수를 필터링할 수 있다. 즉, 조향 제어 장치(100)는 단계 S310, S321에서 사용된 노멀 모드에 대응되는 차단 주파수보다 더 작은 주파수를 제2 차단 주파수로 하여 노이즈 주파수를 필터링할 수 있다(S223).
노이즈 주파수가 전부 또는 일부 필터링 되면, 조향 제어 장치(100)는 필터링된 노이즈 주파수와 랙 포스 등을 이용하여 반력 토크를 산출할 수 있다(S330).
전술한 바와 같이, HPF의 제2 차단 주파수는 노멀 모드에서의 노멀 필터링 정도에 대응되는 주파수(기준 주파수)를 기준으로 하고, 주행 모드가 컴포트 모드인 경우, 노멀 필터링 정도에 대응되는 주파수보다 더 크게 변경되며, 주행 모드가 스포츠 모드인 경우, 노멀 필터링 정도에 대응되는 주파수보다 더 작게 변경될 수 있다.
즉, HPF의 제2 차단주파수는 주행 모드에 따라 변경, 이동되고, 전체적인 HPF의 개형이 이동됨으로써 노이즈 주파수가 필터링되는 범위가 변경될 수 있다.
도 8을 참조하여 예를 들면, 주행 모드가 노멀 모드인 경우에 HPF의 제2 차단 주파수는 fc이고, 주행 모드가 컴포트 모드인 경우에 HPF의 제2 차단 주파수는 fc보다 더 작은 주파수인 f1이며, 주행 모드가 스포츠 모드인 경우에 HPF의 제2 차단 주파수는 fc보다 더 큰 주파수인 f2이다.
이렇게, 가변 필터가 HPF인 경우, 주행 모드가 컴포트 모드인 경우에 노이즈 주파수가 필터링되는 정도는 노멀 모드인 경우보다 더 크고, 주행 모드가 스포츠 모드인 경우에 노이즈 주파수가 필터링되는 정도는 노멀 모드인 경우보다 더 작다.
전술한 바에 의하면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)는 주행 모드에 따라 노면의 상태를 피드백하는 정도를 다르게 설정하여 운전자에게 주행감을 다양하게 제공할 수 있다.
한편, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)는 BPF인 가변 필터를 이용하여 노이즈 주파수를 필터링할 수 있는 바, 이하에서는 BPF를 이용하여 노이즈 주파수를 필터링하는 실시예를 구체적으로 설명한다.
도 9는 본 개시에 따라 노이즈 주파수를 필터링하는 제4 실시예를 설명하기 위한 흐름도이고, 도 10은 주행 모드에 따른 밴드 패스 필터의 개형을 개략적으로 나타낸 제1 그래프이며, 도 11은 주행 모드에 따른 밴드 패스 필터의 개형을 개략적으로 나타낸 제2 그래프이다.
도 9를 참조하면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)는 가변 필터를 밴드 패스 필터로 설정할 수 있다(S410).
구체적으로, 가변 필터는 중심 주파수 및 대역폭을 포함하는 밴드 패스 필터(Band Pass Filter)이고, 이때, 중심 주파수 및 대역폭 중 적어도 하나는 주행 모드에 따라 미리 결정되는 필터링 정도에 기초하여 가변될 수 있다. 즉, BPF의 중심 주파수만이 가변될 수 있고, BPF의 대역폭만이 가변될 수 있으며, 중심 주파수와 대역폭 모두가 가변될 수도 있다.
한편, 도 4, 도 5 및 도 7을 참조하여 전술한 바와 같이, 조향 제어 장치(100)는 현재 주행 모드가 노멀 모드인지 확인할 수 있다(S411).
주행 모드가 노멀 모드이면(S411, Yes), 조향 제어 장치(100)는 노멀 모드에서의 노멀 필터링 정도에 대응되는 주파수(기준 주파수 fo)와 대역폭(기준 대역폭 B)을 전술한 중심 주파수 및 대역폭으로 설정하여 노이즈 주파수를 필터링할 수 있다(S421).
주행 모드가 노멀 모드가 아닌 경우(S411, No), 조향 제어 장치(100)는 현재 주행 모드가 컴포트 모드인지 확인하고(S412), 현재 주행 모드가 컴포트 모드가 아니면(S412, No), 조향 제어 장치(100)는 현재 주행 모드가 스포츠 모드인지 확인할 수 있다(S413).
주행 모드가 컴포트 모드 또는 스포츠 모드인 경우(S412, S413, Yes), 조향 제어 장치(100)는 컴포트 모드 또는 스포츠 모드인 주행 모드에 따라 전술한 중심 주파수 및 대역폭을 변경하여 노이즈 주파수를 필터링할 수 있다(S422).
여기서, 중심 주파수가 변경되는 경우, 주행 모드가 컴포트 모드이면, 노이즈 주파수는 대부분 제거되어야 하므로, 노이즈 주파수가 노멀 모드인 경우보다 상대적으로 더 많이 제거되도록 중심 주파수가 변경되고, 주행 모드가 스포츠 모드이면 노이즈 주파수는 거의 제거되지 않아야 하므로, 노이즈 주파수가 노멀 모드인 경우보다 상대적으로 더 적게 제거되도록 중심 주파수가 변경될 수 있다.
즉, 중심 주파수 노멀 모드에서의 노멀 필터링 정도에 대응되는 주파수를 기준으로 하고, 주행 모드가 컴포트 모드 또는 스포츠 모드인 경우, 노멀 필터링 정도에 대응되는 주파수보다 더 작게 변경되거나 더 크게 변경될 수 있다. 이에 대한 설명은 도 10을 참조하여 후술한다.
한편, 대역폭이 변경되는 경우, 대역폭은 노멀 모드에서의 노멀 필터링 정도에 대응되는 대역폭을 기준으로 하고, 주행 모드가 컴포트 모드인 경우, 노멀 필터링 정도에 대응되는 대역폭보다 더 크게 변경되고, 주행 모드가 스포츠 모드인 경우, 노멀 필터링 정도에 대응되는 대역폭보다 더 작게 변경될 수 있다.
일 예로, 주행 모드가 컴포트 모드인 경우, 노이즈 주파수 필터링부(120)는 노멀 모드인 경우에 대응되는 대역폭보다 더 큰 대역폭을 갖는 BPF를 설정하고, 설정된 BPF를 이용하여 노이즈 주파수를 필터링한다.
다른 예로, 주행 모드가 스포츠 모드인 경우, 노이즈 주파수 필터링부(120)는 노멀 모드인 경우에 대응되는 대역폭보다 더 작은 대역폭을 갖는 BPF를 설정하고, 설정된 BPF를 이용하여 노이즈 주파수를 필터링한다.
노이즈 주파수가 전부 또는 일부 필터링 되면, 조향 제어 장치(100)는 필터링된 노이즈 주파수와 랙 포스 등을 이용하여 반력 토크를 산출한다(S330).
전술한 바와 같이, BPF의 중심 주파수는 주행 모드에 따라 변경, 이동될 수 있고, 전체적인 BPF의 개형이 이동됨으로써 노이즈 주파수가 필터링되는 범위가 변경될 수 있다.
도 10을 참조하여 예를 들면, 동일한 대역폭인 BPF의 경우, 노멀 모드에 대응되는 BPF의 중심 주파수는 fo이고, 컴포트 모드에 대응되는 BPF의 중심 주파수는 fo보다 훨씬 더 작은 주파수인 f1이며, 주행 모드가 스포츠 모드인 경우에 HPF의 중심 주파수는 fo보다 더 큰 주파수인 f2이다. 이때, f1은 컴포트 모드에 따른 필터링 정도(예, 100%)에 대응되도록 설정되고, f2는 스포츠 모드에 따른 필터링 정도(예, 30%)에 대응되도록 설정될 수 있다. 한편, 도 10에서는 주행 모드가 컴포트 모드인 경우에 대응되는 중심 주파수(f1)가 노멀 모드인 경우에 대응되는 중심 주파수(fo)보다 더 작은 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 컴포트 모드에 따른 필터링 정도가 노멀 모드에 따른 필터링 정도보다 큰 조건을 만족한다면 컴포트 모드인 경우에 대응되는 중심 주파수(f1)가 노멀 모드인 경우에 대응되는 중심 주파수(fo)보다 더 클 수 있다. 이는 스포츠 모드인 경우에 대응되는 중심 주파수(f2)의 경우에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
한편, BPF의 대역폭도 BPF의 중심 주파수와 유사하게 노멀 모드를 기준으로 주행 모드가 컴포트 모드로 변경될 때는 노멀 모드에 대응되는 대역폭보다 더 크게 변경되며, 주행 모드가 스포츠 모드로 변경될 때는 노멀 모드에 대응되는 대역폭보다 더 작게 변경될 수 있다.
도 11을 참조하여 예를 들면, 동일한 중심 주파수(fo)인 BPF의 경우, 컴포트 모드에 대응되는 BPF의 대역폭은 노멀 모드에 대응되는 BPF의 대역폭보다 더 좁고, 스포츠 모드에 대응되는 BPF의 대역폭은 노멀 모드에 대응되는 BPF의 대역폭보다 더 넓다.
전술한 바에 의하면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)는 주행 모드에 따라 노면의 상태를 피드백하는 정도를 다르게 설정하여 운전자에게 주행감을 다양하게 제공할 수 있다.
한편, 주행 모드에 따라 필터링 정도가 미리 설정되어 있는 경우, 운전자는 차량에 포함된 튜닝기를 이용하여 각각의 주행 모드에 따라 미리 설정된 필터링 정도를 미세하게 조절할 수 있다.
이하에서는 본 개시에 따른 튜닝기를 설명한다.
도 12는 본 개시에 따른 튜닝기(300)의 제1 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 13은 본 개시에 따른 튜닝기(400)의 제2 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 개시에 따른 튜닝기(300, 400)는 운전자 등 사용자의 튜닝(Tuning) 조작에 대응되는 튜닝 신호를 출력할 수 있다.
이러한 튜닝기(300)는 도 12에 도시된 바와 같이, 다이얼 등의 물리적 버튼으로 구현될 수 있다. 도 12에 도시된 튜닝기(300)는 값을 지시하는 지시점(310)과 선택 버튼(320) 등을 포함할 수 있으며, 운전자 등 사용자에 의해 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있고, 운전자 등 사용자는 지시점(310)을 참조하여 도 12에 도시된 튜닝기(300)를 돌려 원하는 크기의 필터링 정도를 지정하고, 선택 버튼(320)을 눌러 최종적으로 결정할 수 있다.
한편, 본 개시에 따른 튜닝기(400)는 도 13에 도시된 바와 같이, 터치 패널, 디스플레이 패널 등의 하드웨어 구성과 소프트웨어 구성으로 구현될 수도 있다. 도 13에 도시된 튜닝기(400)는 아이콘(410, 420, 430)을 표시할 수 있다. 운전자 등 사용자는 화면에 표시된 아이콘(410, 420, 430)을 터치하여, 필터링 정도를 표시할 수 있다. 여기서, 각 아이콘(410, 420, 430)에 표시된 스케일(α, β, γ)는 주행 모드 각각에 대응되는 필터링 정도와 중복되지 않게 설정될 수 있다
운전자 등 사용자가 튜닝기(300, 400)를 조작하면, 조향 제어 장치(100)는 튜닝기(300, 400)로부터 입력된 튜닝 신호에 따라 주행 모드 각각마다 미리 설정된 필터링 정도를 조정할 수 있다.
예를 들면, 노이즈 주파수 필터링부(120)는 사용자의 튜닝(Tuning) 조작에 대응되는 튜닝 신호를 출력하는 튜닝기(300, 400)로부터 튜닝 신호를 입력받고, 튜닝 신호에 따라 필터링 정도를 조절한다.
전술한 바에 의하면, 본 개시는 운전자의 선택에 따라 필터링 정도를 조정하여 운전자에게 보다 주행감을 다양하게 제공할 수 있다.
이하에서는 본 개시를 모두 수행할 수 있는 조향 제어 방법을 설명한다.
도 14는 본 개시에 따른 조향 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14를 참조하면, 본 개시에 따른 조향 제어 방법은 노면으로부터 바퀴에 전달되는 노이즈를 필터링하여 반력 토크를 산출할 수 있다. 이러한 조향 제어 방법은 바퀴에 전달되는 노이즈의 노이즈 주파수를 산출하는 노이즈 주파수 산출 단계(S510)와, 2개 이상인 주행 모드에 기초하여 노이즈 주파수의 필터링 정도를 결정하고, 노이즈 주파수를 필터링 정도에 따라 필터링하는 노이즈 주파수 필터링 단계(S520) 및 필터링된 노이즈 주파수에 기초하여 반력 토크를 산출하는 반력 토크 산출 단계(S530) 등을 포함할 수 있다.
여기서, 주행 모드가 주행 특성에 따라 구분되는 노멀 모드, 컴포트 모드 및 스포츠 모드를 포함하고, 주행 모드가 노멀 모드, 컴포트 모드 및 스포츠 모드 중 어느 하나인 경우, 노이즈 주파수 필터링 단계(S520)는 주행 모드에 따라 결정된 필터링 정도에 대응되는 가변 필터를 설정하고, 가변 필터를 이용하여 노이즈 주파수를 필터링한다.
여기서, 노이즈 주파수 필터링 단계(S520)는 주행 모드가 노멀 모드인 경우, 제1 필터링 정도로 필터링하는 제1 가변 필터를 설정하고, 주행 모드가 컴포트 모드인 경우, 제1 필터링 정도보다 큰 제2 필터링 정도로 필터링하는 제2 가변 필터를 설정하며, 주행 모드가 스포츠 모드인 경우, 제1 필터링 정도보다 작은 제3 필터링 정도로 필터링하는 제3 가변 필터를 설정한다.
가변 필터는 예를 들어, 제1 차단 주파수를 포함하는 로우 패스 필터(Low Pass Filter)이고, 제1 차단 주파수는 주행 모드에 따라 미리 결정되는 필터링 정도에 대응되는 주파수로 가변된다.
다른 예를 들면, 가변 필터는 제2 차단 주파수를 포함하는 하이 패스 필터(High Pass Filter)이고, 제2 차단 주파수는 주행 모드에 따라 미리 결정되는 필터링 정도에 대응되는 주파수로 가변된다.
또 다른 예를 들면, 가변 필터는 중심 주파수 및 대역폭을 포함하는 밴드 패스 필터(Band Pass Filter)이고, 중심 주파수 및 대역폭 중 적어도 하나는 주행 모드에 따라 미리 결정되는 필터링 정도에 기초하여 가변된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 개시에 의하면, 본 개시는 주행 모드에 따라 노면의 상태를 피드백하는 정도를 다르게 설정함으로써 운전자에게 조향감을 적절히 제공할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 운전자가 동작 여부를 선택함에 따라 주행 안정성, 주행 편의성 및 자연스러운 조향감 등을 선택적으로 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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본 특허출원은 2019년 08월 30일 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2019-0107020호에 대해 미국 특허법 119(a)조 (35 U.S.C § 119(a))에 따라 우선권을 주장하며, 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다. 아울러, 본 특허출원은 미국 이외에 국가에 대해서도 위와 동일한 이유로 우선권을 주장하면 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다.

Claims (19)

  1. 노면으로부터 바퀴에 전달되는 노이즈를 필터링하여 반력 토크를 산출하는 조향 제어 장치에 있어서,
    상기 바퀴에 전달되는 상기 노이즈의 노이즈 주파수를 산출하는 노이즈 주파수 산출부;
    2개 이상인 주행 모드에 기초하여 필터링 정도를 결정하고, 상기 노이즈 주파수를 상기 필터링 정도에 따라 필터링하는 노이즈 주파수 필터링부; 및
    필터링된 상기 노이즈 주파수에 기초하여 상기 반력 토크를 산출하는 반력 토크 산출부를 포함하는 조향 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노이즈 주파수 산출부는,
    상기 바퀴의 회전속도와 목표 회전속도를 비교하고, 비교 결과에 기초하여 상기 노이즈 주파수를 산출하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주행 모드는,
    주행 특성에 따라 구분되는 노멀 모드, 컴포트 모드 및 스포츠 모드를 포함하고,
    상기 노이즈 주파수 필터링부는,
    상기 주행 모드가 상기 노멀 모드, 상기 컴포트 모드 및 상기 스포츠 모드 중 어느 하나인 경우, 상기 주행 모드에 따라 결정된 상기 필터링 정도에 대응되는 가변 필터를 설정하고, 상기 가변 필터를 이용하여 상기 노이즈 주파수를 필터링하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 노이즈 주파수 필터링부는,
    상기 주행 모드가 상기 노멀 모드인 경우, 제1 필터링 정도로 필터링하는 제1 가변 필터를 설정하고,
    상기 주행 모드가 상기 컴포트 모드인 경우, 상기 제1 필터링 정도보다 큰 제2 필터링 정도로 필터링하는 제2 가변 필터를 설정하고,
    상기 주행 모드가 상기 스포츠 모드인 경우, 상기 제1 필터링 정도보다 작은 제3 필터링 정도로 필터링하는 제3 가변 필터를 설정하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 가변 필터는,
    제1 차단 주파수를 포함하는 로우 패스 필터(Low Pass Filter)이고,
    상기 제1 차단 주파수는,
    상기 주행 모드에 따라 미리 결정되는 상기 필터링 정도에 대응되는 주파수로 가변되는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 차단 주파수는,
    상기 노멀 모드에서의 노멀 필터링 정도에 대응되는 주파수를 기준으로 하고,
    상기 주행 모드가 상기 컴포트 모드인 경우, 상기 노멀 필터링 정도에 대응되는 상기 주파수보다 더 작게 변경되고,
    상기 주행 모드가 상기 스포츠 모드인 경우, 상기 노멀 필터링 정도에 대응되는 상기 주파수보다 더 크게 변경되는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 가변 필터는,
    제2 차단 주파수를 포함하는 하이 패스 필터(High Pass Filter)이고,
    상기 제2 차단 주파수는,
    상기 주행 모드에 따라 미리 결정되는 상기 필터링 정도에 대응되는 주파수로 가변되는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 차단 주파수는,
    상기 노멀 모드에서의 노멀 필터링 정도에 대응되는 주파수를 기준으로 하고,
    상기 주행 모드가 상기 컴포트 모드인 경우, 상기 노멀 필터링 정도에 대응되는 상기 주파수보다 더 크게 변경되고,
    상기 주행 모드가 상기 스포츠 모드인 경우, 상기 노멀 필터링 정도에 대응되는 상기 주파수보다 더 작게 변경되는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 가변 필터는,
    중심 주파수 및 대역폭을 포함하는 밴드 패스 필터(Band Pass Filter)이고,
    상기 중심 주파수 및 상기 대역폭 중 적어도 하나는,
    상기 주행 모드에 따라 미리 결정되는 상기 필터링 정도에 기초하여 가변되는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 중심 주파수는,
    상기 노멀 모드에서의 노멀 필터링 정도에 대응되는 주파수를 기준으로 하고,
    상기 주행 모드가 상기 컴포트 모드 또는 상기 스포츠 모드인 경우, 상기 노멀 필터링 정도에 대응되는 상기 주파수보다 더 작게 변경되거나 더 크게 변경되는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 대역폭은,
    상기 노멀 모드에서의 노멀 필터링 정도에 대응되는 대역폭을 기준으로 하고,
    상기 주행 모드가 상기 컴포트 모드인 경우, 상기 노멀 필터링 정도에 대응되는 상기 대역폭보다 더 크게 변경되고,
    상기 주행 모드가 상기 스포츠 모드인 경우, 상기 노멀 필터링 정도에 대응되는 상기 대역폭보다 더 작게 변경되는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 노이즈 주파수 필터링부는,
    상기 노이즈 주파수 필터링부의 동작을 변경하는 스위치로부터 제1 신호 또는 제2 신호를 입력받고,
    상기 제1 신호를 입력받으면, 상기 주행 모드에 기초하여 상기 노이즈 주파수의 필터링 정도를 서로 다르게 결정하고,
    상기 제2 신호를 입력받으면, 상기 주행 모드와 무관하게 동일한 상기 필터링 정도를 결정하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 노이즈 주파수 필터링부는,
    사용자의 튜닝(Tuning) 조작에 대응되는 튜닝 신호를 출력하는 튜닝기로부터 상기 튜닝 신호를 입력받고, 상기 튜닝 신호에 따라 상기 필터링 정도를 조절하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  14. 노면으로부터 바퀴에 전달되는 노이즈를 필터링하여 반력 토크를 산출하는 조향 제어 방법에 있어서,
    상기 바퀴에 전달되는 상기 노이즈의 노이즈 주파수를 산출하는 노이즈 주파수 산출 단계;
    2개 이상인 주행 모드에 기초하여 상기 노이즈 주파수의 필터링 정도를 결정하고, 상기 노이즈 주파수를 상기 필터링 정도에 따라 필터링하는 노이즈 주파수 필터링 단계; 및
    필터링된 상기 노이즈 주파수에 기초하여 상기 반력 토크를 산출하는 반력 토크 산출 단계를 포함하는 조향 제어 방법.
  15. 제14항에 이어서,
    상기 주행 모드는,
    주행 특성에 따라 구분되는 노멀 모드, 컴포트 모드 및 스포츠 모드를 포함하고,
    상기 노이즈 주파수 필터링 단계는,
    상기 주행 모드가 상기 노멀 모드, 상기 컴포트 모드 및 상기 스포츠 모드 중 어느 하나인 경우, 상기 주행 모드에 따라 결정된 상기 필터링 정도에 대응되는 가변 필터를 설정하고, 상기 가변 필터를 이용하여 상기 노이즈 주파수를 필터링하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 노이즈 주파수 필터링 단계는,
    상기 주행 모드가 상기 노멀 모드인 경우, 제1 필터링 정도로 필터링하는 제1 가변 필터를 설정하고,
    상기 주행 모드가 상기 컴포트 모드인 경우, 상기 제1 필터링 정도보다 큰 제2 필터링 정도로 필터링하는 제2 가변 필터를 설정하고,
    상기 주행 모드가 상기 스포츠 모드인 경우, 상기 제1 필터링 정도보다 작은 제3 필터링 정도로 필터링하는 제3 가변 필터를 설정하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 가변 필터는,
    제1 차단 주파수를 포함하는 로우 패스 필터(Low Pass Filter)이고,
    상기 제1 차단 주파수는,
    상기 주행 모드에 따라 미리 결정되는 상기 필터링 정도에 대응되는 주파수로 가변되는 것을 특징으로 하는 조향 제어 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 가변 필터는,
    제2 차단 주파수를 포함하는 하이 패스 필터(High Pass Filter)이고,
    상기 제2 차단 주파수는,
    상기 주행 모드에 따라 미리 결정되는 상기 필터링 정도에 대응되는 주파수로 가변되는 것을 특징으로 하는 조향 제어 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 가변 필터는,
    중심 주파수 및 대역폭을 포함하는 밴드 패스 필터(Band Pass Filter)이고,
    상기 중심 주파수 및 상기 대역폭 중 적어도 하나는,
    상기 주행 모드에 따라 미리 결정되는 상기 필터링 정도에 기초하여 가변되는 것을 특징으로 하는 조향 제어 방법.
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