KR101558704B1 - 가변 프릭션 ｍｄｐｓ 제어장치 및 이를 이용한 ｍｄｐｓ의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 주행시 측정되는 타이어의 마찰을 모니터링하여 차량의 주행거리가 증가함에 따라 감소하는 마찰을 고려하여 MDPS의 제어함으로써, 차량의 주행거리가 증가하더라도 초기와 동일한 조타감을 가질 수 있는 가변 프릭션 MDPS 제어장치 및 이를 이용한 MDPS 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 가변 프릭션 MDPS 제어장치는, 차량의 주행에 따라 MDPS의 외부에서 측정된 신호가 입력되는 외부신호처리부(11)와, 차량의 주행에 따라 MDPS에서 측정된 신호가 입력되는 내부신호처리부(12)와, 상기 외부신호처리부(11) 및 상기 내부신호처리부(12)로부터 출력된 신호를 입력받아, 실시간으로 MDPS의 마찰값을 모니터링하는 마찰값 감소 모니터링부(13)와, 상기 마찰값 감소 모니터링부(13)에서 모니터링한 MDPS의 마찰값에 대하여 보상이 필요한지를 판단하는 보상판단부(14)와, 상기 보상판단부(14)에서 MDPS의 마찰값에 대한 보상량을 계산하는 보상량 계산부(15)를 포함하고, 이를 이용하여 MDPS를 제어한다.

Description

가변 프릭션 ＭＤＰＳ 제어장치 및 이를 이용한 ＭＤＰＳ의 제어방법{Control apparatus for MDPS having variable friction and controlling method for MDPS using of the same}

본 발명은 차량의 MDPS에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 주행시 측정되는 타이어의 마찰을 모니터링하여 차량의 주행거리가 증가함에 따라 감소하는 마찰을 고려하여 MDPS의 제어함으로써, 차량의 주행거리가 증가하더라도 초기와 동일한 조타감을 가질 수 있는 가변 프릭션 MDPS 제어장치 및 이를 이용한 MDPS 제어방법에 관한 것이다.

차량에는 운전자의 조타조작을 어시스트할 수 있는 전동식 조향장치가 적용되고 있고, 특히 최근에는 모터를 이용하여 운전자의 조타조작을 어시스트하는 MDPS(Motor Driven Power Steering System)가 많이 적용되고 있다.

이러한 MDPS는 차량의 누적 주행거리가 증가함에 따라 MDPS를 포함한 조향계의 마찰은 초기에 비하여 점차 감소하는 현상을 발생한다. 따라서, 차량의 주행거리가 누적됨에 따라 운전자는 차량의 초기에 비하여 조향휠이 점점 가벼워지는 것으로 느끼게 된다.

이와 같이, 차량의 누적 주행거리가 증가함에 따라 MDPS의 마찰이 감소하여 운전자가 조향휠을 조작하는데 느끼는 조작감은 점차 감소하지만, 종래기술에 따른 MDPS 제어에서는 차량의 누적 주행거리에 상관없이 동일한 튜닝맵에 의해 제어되기 때문에 누적 주행거리가 낮을 때에 비하여, 누적 주행거리가 증가함에 따라 핸들이 점점 가벼워지는 현상이 발생하게 된다.

예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 차량이 초기에는 차속별로 조향각에 따라 MDPS의 마찰값이 증가하는 경향을 보인다. 한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 차량의 주행거리가 증가함에 따라, 초기의 마찰값(A)과 실제 측정되는 마찰값(B)에 차이가 발생한다. 도 2에서 'A'로 도시된 그래프는 도 1의 어느 구간을 확대하여 도시한 그래프인데, 초기에는 'A'로 도시된 바와 같은 마찰값을 가지지만, 실제 MDPS에서 측정되는 마찰값은 'B'로 도시된 바와 같다. 따라서, 차량의 주행거리가 증가함에 따라 'A-B'만큼의 마찰값이 감소되는데, 주행거리가 누적되었음에도 불구하고 초기와 같이 MDPS를 제어하기 때문에 차속이 증가함에 따라 조향휠이 가벼워지게 된다.

한편, 하기의 선행기술문헌은 '차량의 조타력 선택장치 및 방법'에 관한 것으로서, 운전자가 조향장치의 조타력 모드를 선택하여 원하는 조타감을 느낄 수 있도록 하는 기술에 대하여 개시되어있다.

KR 10-2012-0134542A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 차량의 주행거리가 증가하여 MDPS의 마찰값이 감소되면, 감소된 마찰값을 고려하여 MDPS를 제어함으로써, 차량의 주행거리가 증가하더라도 일정한 운전자가 조향휠을 조작하는데 일정한 무게감을 느낄 수 있도록 하는 가변 프릭션 MDPS 제어장치 및 이를 이용한 MDPS의 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가변 프릭션 MDPS 제어장치는, 차량의 주행에 따라 MDPS의 외부에서 측정된 신호가 입력되는 외부신호처리부와, 차량의 주행에 따라 MDPS에서 측정된 신호가 입력되는 내부신호처리부와, 상기 외부신호처리부 및 상기 내부신호처리부로부터 출력된 신호를 입력받아, 실시간으로 MDPS의 마찰값을 모니터링하는 마찰값 감소 모니터링부와, 상기 마찰값 감소 모니터링부에서 모니터링한 MDPS의 마찰값에 대하여 보상이 필요한지를 판단하는 보상판단부와, 상기 보상판단부에서 MDPS의 마찰값에 대한 보상량을 계산하는 보상량 계산부를 포함한다.

상기 외부신호처리부로 입력되는 신호는 네비게이션 신호, 타이어 마찰값, 차속, 와이퍼 작동신호 중 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 한다..

상기 내부신호처리부로 입력되는 신호는 MDPS의 모터로 인가되는 Q축전류, 조향휠의 조향각, 조향휠의 조향각속도, 조향휠에 연결된 컬럼의 컬럼토크 중 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 한다.

상기 보상량 계산부는 감소된 MDPS의 마찰값별로 차속과 조향각에 따라 MDPS의 제어를 위해 공급되는 보상전류값이 저장된 보상전류맵으로부터 보상량을 계산하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 일측면에 따른, MDPS의 제어방법은, 차량의 주행에 따른 신호를 입력받는 주행신호 입력단계와, 상기 주행신호 입력단계에서 입력된 주행신호를 판단하여 감소된 MDPS의 마찰값을 실시간으로 모니터링하는 마찰값 감소 모니터링단계와, MDPS의 마찰값 감소량을 미리 설정된 보상판단 마찰값 감소량과 비교하여 MDPS로 공급되는 전류를 보상할 것인지를 판단하는 제어보상 판단단계와, MDPS의 마찰값 감소량이 미리 정해진 보상판단 마찰값 감소량보다 많으면, 상기 MDPS로 공급되는 전류의 보상량을 계산하는 보상량 계산단계를 포함한다.

상기 주행신호 입력단계에서는, 네비게이션 신호, 타이어 마찰값, 차속, 와이퍼 작동신호, MDPS의 모터로 인가되는 Q축전류, 조향휠의 조향각, 조향휠의 조향각속도, 조향휠에 연결된 컬럼의 컬럼토크 중 적어도 하나 이상이 입력되는 것을 특징으로 한다.

상기 주행신호 입력단계의 수행후에는 와이퍼가 작동하는지 판단하는 와이퍼 작동 판단단계가 더 포함되고, 와이퍼가 작동하지 않으면 상기 마찰값 감소 모니터링단계가 수행되고, 와이퍼가 작동하면 종료되는 것을 특징으로 한다.

상기 보상량 계산단계에서는, 감소된 MDPS의 마찰값별로 차속과 조향각에 따라 MDPS의 제어를 위해 공급되는 보상전류값이 저장된 보상전류맵으로부터 보상량을 계산하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 가변 프릭션 MDPS 제어장치 및 이를 이용한 MDPS 제어방법에 따르면, 차량의 주행거리가 증가함에 따라 타이어를 통하여 측정되는 MDPS의 마찰값의 모니터링하여 감소된 마찰값을 고려하여 MDPS로부터 발생되는 어시스트 토크가 감소되도록 함으로써, 차량의 주행거리가 누적되더라도, 운전자는 조향휠을 조작하는데 일정한 무게감을 느낄 수 있게 된다.

도 1은 초기 상태에서의 차속별 MDPS 마찰값을 도시한 그래프.
도 2는 주행거리가 누적된 상태에서 MDPS의 최초 마찰값과 실시간 마찰값을 추정한 그래프.
도 3은 본 발명에 따른 MDPS 제어장치를 도시한 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 MDPS 제어방법을 도시한 블록도.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 본 발명에 따른 가변 프릭션 MDPS 제어장치에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 가변 프릭션 MDPS 제어장치는, 차량의 주행에 따라 MDPS의 외부로부터 신호가 입력되는 외부신호처리부(11)와, 차량의 주행에 따라 MDPS의 내부로부터 신호가 입력되는 내부신호처리부(12)와, 상기 외부신호처리부(11) 및 상기 내부신호처리부(12)로부터 출력된 신호를 입력받아, 실시간으로 MDPS의 마찰값을 모니터링하는 마찰값 감소 모니터링부(13)와, 상기 마찰값 감소 모니터링부(13)에서 모니터링한 MDPS의 마찰값에 대하여 보상이 필요한지를 판단하는 보상판단부(14)와, 상기 보상판단부(14)에서 MDPS의 마찰값에 대한 보상량을 계산하는 보상량 계산부(15)를 포함한다.

외부신호처리부(11)와 내부신호처리부(12)는 차량의 주행에 따른 각종 신호를 입력받아 처리하되, 상기 외부신호처리부(11)는 MDPS 외부의 신호를 입력받고, 상기 내부신호처리부(12)는 상기 MDPS 내부의 신호를 입력받는다.

상기 외부신호처리부(11)로는 네비게이션정보, 타이어 마찰값, 차속, 와이퍼 작동신호 등이 입력된다.

네비게이션 정보는 현재 주행중인 도로의 좌표정보를 입력받고, 동일루트에서의 노면정보를 통하여 기본정보로 사용된다.

타이어 마찰값은 타이어와 노면 사이의 마찰값인데, 이는 MDPS에서 기어박스 쪽에 설치되는 컬럼에 부착된 토크센서로부터 측정되는 토크값으로부터 측정되거나, 타이어로부터 입력되는 마찰력 보상 전류 등에 의해 측정된다. MDPS의 기구적인 마찰값은 상기 타이어와 노면 사이의 마찰값으로 표현되는 바, 상기 MDPS를 포함한 MDPS의 마찰값의 변화는 상기 타이어 마찰값으로부터 구해지므로, 상기 타이어 마찰값도 입력된다.

또한, 현재의 차속을 고려하여 MDPS 전류를 보상해야 하므로, 차속정보도 입력된다.

와이퍼 작동신호는 노면이 상태에 따라 MDPS의 마찰값을 가변시킬 것인지는 판단하기 위해 입력된다. 즉, MDPS의 마찰값은 최종적으로 조항계의 각종 기구적인 마찰값이 반영된 노면과 타이어 사이의 마찰값으로 측정되는데, 강설(降雪) 또는 강우(降雨)시에는 노면이 젖어 있어, 노면과 타이어의 마찰이 평소에 비해 많이 줄어들게 된다. 따라서, 강설, 강우시에는 마찰값의 감소에 따른 MDPS의 보상제어가 무의미하므로, 와이퍼 신호를 이용하여 간접적으로 노면이 젖어 있는지를 판단한다.

상기 내부신호처리부(12)로는 상기 MDPS를 제어하기 위해 상기 MDPS로 인가되는 값들이 입력된다. 상기 내부신호처리부(12)로 입력되는 정보로는 모터로 인가되는 전류의 한 성분인 q축전류, 조향휠의 조향각 및 조향각속도, 조향휠에 연결된 컬럼의 컬럼토크 등이 있다.

q축전류는 모터에서 인가되는 전류의 성분으로서, q축은 자속이 발생하는 d축과 직각을 이루고, 벡터제어서 토크를 발생시키는 전류의 축이다. 따라서 모터에 인가되는 전류, 특히 q축전류를 입력받는다.

조향휠의 조향각과 조향각속도 상기 조향휠에 설치된 조향각센서로부터 측정되어 입력된다.

컬럼토크는 운전자 조향을 위해 조향휠을 회전시킴으로 상기 조향휠에 연결된 컬럼에 작용하는 토크이고, 이에 비례하여 요구 어시스트 토크가 MDPS로 입력되어 상기 MDPS로부터 어시스트 토크가 발휘된다. MDPS에서 컬럼토크 및 요구 어시스트 토크도 제어를 위해 중요한 인자이므로, 상기 내부신호처리부(12)로 입력된다.

마찰값 감소 마찰값 감소 모니터링부(13)는 상기 타이어 마찰값을 실시간으로 모니터링하여, 타이어 마찰값으로 측정되는 MDPS의 마찰값을 모니터링한다.

보상판단부(14)는 상기 마찰값 감소 모니터링부(13)를 통해 모니터링되는 MDPS의 마찰값을 미리 정해진 마찰감소량보다 많은 지를 비교하여, 보상여부를 판단한다. 상기 마찰값 감소 모니터링부(13)를 통해 입력된 MDPS의 마찰값이 미미한 수준이어서 미리 정해진 마찰감소량, 즉 보상판단 마찰값 감소량보다 작다면, 별도의 보상은 필요없고, 그렇지 않다면 상기 MDPS로 공급되는 전류를 보상하도록 판단한다.

보상량 계산부(15)는 상기 보상판단부(14)에서 상기 MDPS로 공급되는 전류는 보상해야 하는 것으로 판단된 경우, 보상량을 계산한다.

여기서, 상기 보상량은 입력된 수식에 의해 계산되거나, 미리 저장된 맵에 의해 결정된다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 마찰값의 감소량별로, 차속 및 조향각에 따른 보상량에 미리 저장된 복수의 맵으로부터 상기 MDPS로 공급되는 보상전류값, 즉 초기에 비하여 감소되어 MDPS로 공급되는 전류값을 계산할 수 있다.

상기와 같이, 차량의 누적 주행거리가 증가함에 따라 차량의 누적 주행거리가 적을 때에 비하여 감소된 보상전류값을 MDPS로 공급함으로써, 감소된 마찰값에 맞게 운전자의 조타력에 비례하여 상기 MDPS로부터 발휘되는 어시스트 토크를 감소되도록 함으로써, 결과적으로 운전자는 차량의 누적 주행거리가 증가하더라도 일정한 조타감을 가질 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 가변 프릭션 MDPS 제어방법에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 MDPS 제어방법은, 차량의 주행에 따른 정보를 입력받는 주행신호 입력단계(S120)와, 상기 주행신호 입력단계(S120)에서 입력된 주행신호를 판단하여 감소된 MDPS의 마찰값을 실시간으로 모니터링하는 마찰값 감소 모니터링단계(S130)와, MDPS의 마찰값 감소량을 미리 정해진 마찰값 감소량과 비교하여 MDPS로 공급되는 전류를 보상할 것인지를 판단하는 제어보상 판단단계(S140)와, MDPS의 마찰값 감소량이 미리 정해진 마찰감소량보다 많으면, 상기 MDPS로 공급되는 전류의 보상량을 계산하는 보상량 계산단계(S150)를 포함한다.

주행신호 입력단계(S120)는 차량의 주행에 따른 각종 신호를 입력받아, MDPS의 마찰값 감소량을 판단하고, 감소된 MDPS의 마찰값에 따라 상기 MDPS를 제어하기 위한 제어값을 산출하는 기본정보로 사용된다. 상기 주행신호 입력단계(S120)에서 입력되는 정보는 MDPS의 내부로부터 입력되는 신호와 MDPS의 외부로부터 입력되는 신호가 있을 수 있다. 예컨대, 네이게이션 정보, 차속, 타이어 마찰값, 와이퍼 작동신호 등이 외부신호가 되고, q축전류, 조향휠의 조향각, 조향휠의 조향각속도, 조향휠에 연결된 컬럼의 컬럼토크 등이 내부신호가 된다.

와이퍼 작동 판단단계(S120)는 상기 주행신호 입력단계(S120)에서 입력된 와이퍼 입력신호를 토대로 노면의 상태를 간접적으로 판단한다. 만약, 강설 또는 강우시에는 노면이 젖어 마찰값이 매우 낮아져, 본 발명에 따른 MDPS 제어방법을 실시할 수 없게 된다. 따라서, 와이퍼 입력신호로 와이퍼의 작동유무를 판단하여, 와이퍼가 작동하지 않는 경우에만 후술되는 절차가 진행되고, 그렇지 않은 경우에는 종료토록 한다.

마찰값 감소 모니터링단계(S130)는 상기 주행신호 입력단계(S120)에서 입력되는 신호를 이용하여, MDPS의 마찰값 감소량을 실시간으로 모니터링한다.

제어보상 판단단계(S140)에서는 상기 마찰값 감소 모니터링단계(S130)에서 측정된 MDPS의 마찰값이 미리 설정된 보상판단 마찰값 감소량과 비교하여, 제어보상을 실시할 것인지를 판단한다. 만약, 모니터링을 통해 측정된 MDPS의 마찰값 감소량이 미리 설정된 보상판단 마찰값 감소량보다 크면 MDPS로 공급되는 전류를 보상하고, 그렇지 않으면 MDPS 공급전류의 보상을 실시하지 않는다.

보상량 계산단계(S150)에서는, 상기 제어보상 판단단계(S140)에서 MDPS로 공급되는 전류의 보상이 필요한 경우, 그 보상량을 계산한다. 상기 제어보상 판단단계(S140)에서 MDPS의 마찰값이 미리 설정된 보상판단 마찰값 감소량보다 크다면, MDPS에서 출력되는 어시스트 토크를 감소시켜야, 마찰이 감소되더라도 운전자는 일정한 조타감을 느낄 수 있으므로, MDPS로 공급되는 전류를 보상한다.

한편, MPDS로 공급되는 전류의 보상량은 수식의 형태로 저장될 수도 있고, 맵의 형태로 저장될 수도 있다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 마찰값의 감소에 따라 복수의 맵을 작성하고, 마찰값 감소에 따라 다르게 작성된 각 맵에는 차속과 조향각에 따라 MDPS로 공급되는 전류의 보상값이 저장되어 있다.

따라서, 마찰값의 감소정도에 따라 MDPS로 공급되는 전류의 보상값을 MDPS로 출력함으로써, 감속된 마찰값만큼 MDPS에서 출력되는 어시스트 토크가 감소되도록 함으로써, 운전자는 동일한 조타감을 갖게되므로, 차량의 주행거리가 늘어가게 되더라도, 조향휠이 가벼워지지 않고, 처음과 같은 느낌을 갖는다.

11 : 외부신호처리부 12 : 내부신호처리부
13 : 마찰값 감소 모니터링부 14 : 보상판단부
15 : 보상량계산부 S110 : 주행신호 입력단계
S120 : 와이퍼 작동판단단계 S130 : 마찰값 감소 모니터링단계
S140 : 제어보상 판단단계 S150 : 보상량 계산단계

Claims (9)

1. 차량의 주행에 따라 MDPS의 외부에서 측정된 네비게이션 신호, 타이어 마찰값, 차속, 와이퍼 작동신호가 입력되는 외부신호처리부와,
   차량의 주행에 따라 MDPS에서 MDPS의 모터로 인가되는 Q축전류, 조향휠의 조향각, 조향휠의 조향각속도, 조향휠에 연결된 컬럼의 컬럼토크 신호가 입력되는 내부신호처리부와,
   상기 외부신호처리부 및 상기 내부신호처리부로부터 출력된 신호를 입력받아, 실시간으로 MDPS의 마찰값을 모니터링하는 마찰값 감소 모니터링부와,
   상기 마찰값 감소 모니터링부에서 모니터링하여 상기 차량의 주행거리가 증가함에 따라 감소한 MDPS의 마찰값에 대하여 상기 차량의 주행거리가 증가함에 따라 감소한 MDPS의 마찰값 감소량이 보상되도록 보상이 필요한지를 판단하는 보상판단부와,
   상기 보상판단부에서 MDPS의 마찰값에 대한 보상량을 계산하는 보상량 계산부를 포함하는 가변 프릭션 MDPS 제어장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 보상량 계산부는 감소된 MDPS의 마찰값별로 차속과 조향각에 따라 MDPS의 제어를 위해 공급되는 보상전류값이 저장된 보상전류맵으로부터 보상량을 계산하는 것을 특징으로 하는 가변 프릭션 MDPS 제어장치.
   
5. 차량의 주행에 따른 네비게이션 신호, 타이어 마찰값, 차속, 와이퍼 작동신호, MDPS의 모터로 인가되는 Q축전류, 조향휠의 조향각, 조향휠의 조향각속도, 조향휠에 연결된 컬럼의 컬럼토크 신호를 입력받는 주행신호 입력단계와,
   상기 주행신호 입력단계에서 입력된 주행신호를 판단하여 감소된 MDPS의 마찰값을 실시간으로 모니터링하는 마찰값 감소 모니터링단계와,
   상기 차량의 주행거리가 증가함에 따라 감소한 MDPS의 마찰값 감소량을 미리 설정된 보상판단 마찰값 감소량과 비교하여 상기 차량의 주행거리가 증가함에 따라 감소한 MDPS의 마찰값 감소량이 보상되도록 MDPS로 공급되는 전류를 보상할 것인지를 판단하는 제어보상 판단단계와,
   MDPS의 마찰값 감소량이 미리 정해진 보상판단 마찰값 감소량보다 많으면, 상기 MDPS로 공급되는 전류의 보상량을 계산하는 보상량 계산단계를 포함하고,
   상기 주행신호 입력단계의 수행후에는 와이퍼가 작동하는지 판단하는 와이퍼 작동 판단단계가 더 포함되고,
   상기 와이퍼 작동 판단단계에서 상기 와이퍼가 작동하면 종료되는 것을 특징으로 하는 가변 프릭션 MDPS 제어방법.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 제5항에 있어서,
   상기 와이퍼 작동 판단단계에서, 와이퍼가 작동하지 않으면 상기 마찰값 감소 모니터링단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 가변 프릭션 MDPS 제어방법.
   
9. 제5항에 있어서,
   상기 보상량 계산단계에서는, 감소된 MDPS의 마찰값별로 차속과 조향각에 따라 MDPS의 제어를 위해 공급되는 보상전류값이 저장된 보상전류맵으로부터 보상량을 계산하는 것을 특징으로 하는 가변 프릭션 MDPS 제어방법.

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