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KR101976907B1 - 전동식 조향 시스템의 제어 방법 - Google Patents

전동식 조향 시스템의 제어 방법 Download PDF

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KR101976907B1 KR1020160169170A KR20160169170A KR101976907B1 KR 101976907 B1 KR101976907 B1 KR 101976907B1 KR 1020160169170 A KR1020160169170 A KR 1020160169170A KR 20160169170 A KR20160169170 A KR 20160169170A KR 101976907 B1 KR101976907 B1 KR 101976907B1
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

본 발명은 차량의 가속 및 감속 시의 RPM 측정하여 시간에 따른 RPM 변화율을 계산하는 제1단계; 상기 RPM 변화율을 기설정된 시간 구간에서 측정하고, 상기 시간 구간에서의 상기 RPM이 일정한 RPM 변화율로 증가 또는 감소되는지 여부를 판단하는 제2단계; 및 상기 시간 구간에서 상기 RPM이 일정한 RPM 변화율로 증가 또는 감소되는 것으로 판단되면, 상기 시간 구간 이후의 RPM 정보 활용 구간에서 산출되는 상기 RPM 변화율 정보를 차속 정보와 함께 활용하여 최종 목표전류치를 설정하는 제3단계; 를 포함한다.

Description

전동식 조향 시스템의 제어 방법{Control method of Motor Driven Power Steering System }
본 발명은 전동식 조향 시스템의 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량 응답성 및 조타감을 향상시킬 수 있는 전동식 조향 시스템의 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 조향시에 운전자의 조타력을 저감시키기 위한 동력 보조 조향 시스템으로는, 유압펌프에 의해 형성된 유압을 이용하여 운전자의 조타력을 보조하는 유압식 조향 시스템(HPS:Hydraulic Power Steering System)과, 전동모터의 구동토크를 이용하여 운전자의 조타력을 보조하는 전동식 조향 시스템(MDPS:Motor Driven Power Steering System, 이하 'MDPS'라 함)이 알려져 있다.
이 중에서 MDPS는 운전자의 조향 휠 조작에 따른 조타 보조 기능을 수행함에 있어서 조타 보조를 위한 전동모터의 출력이 차량의 주행조건에 따라 제어될 수 있으므로 유압식 조향 시스템에 비해 더욱 향상된 조타성능과 조타감을 제공한다.
이에, 최근 출시되는 차량에는 모터 출력에 의해 생성되는 조타 보조력을 주행조건에 따라 변화 및 제어할 수 있는 MDPS가 널리 적용되고 있다.
MDPS는 조향 휠 조작에 따른 조향각(칼럼 입력각)을 검출하는 조향각 센서, 조향 휠을 통해 입력되는 조향토크(조향 휠 토크, 칼럼 토크)를 검출하는 토크 센서, 차량 속도를 검출하는 차속 센서, 휠속 센서, 엔진회전수 센서, 요레이트 센서 등의 센서류와 제어기(MDPS ECU), 조향 모터(MDPS 모터)를 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 구성에서 제어기는 조향 모터의 구동 및 출력을 제어하기 위해 상기 센서들로부터 컬럼 토크, 스티어링 휠 각도 등의 운전자 의지 정보와 차량 속도, 휠속, 엔진회전수, 요레이트 등의 차량 정보를 수신한다.
그러나, 상기와 같은 제어기는 운전자가 차량 속도를 급격하게 가속 또는 감속 하게 되는 경우에는 효과적으로 대응할 수 없기 때문에, 차량 응답성 및 그에 따른 조타감이 저하되는 문제가 발생될 수 있다.
대한민국공개특허공보 제10-2016-0041350호(2016.04.18.)
본 발명의 목적은, 운전자가 차량의 속도를 급격하게 가속 또는 감속 하게 되는 경우에서의 RPM 변화율을 계산하여 차속 변화를 사전에 예측하고, 이러한 RPM 변화율 정보를 차속 정보와 함께 활용하여 MDPS 모터 제어에 사용함으로써, 차량 응답성 및 조타감을 향상시킬 수 있는 전동식 조향 시스템의 제어 방법을 제공함에 있다.
본 발명에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 방법은: 차량의 가속 및 감속 시의 RPM 측정하여 시간에 따른 RPM 변화율을 계산하는 제1단계; 상기 RPM 변화율을 기설정된 시간 구간에서 측정하고, 상기 시간 구간에서의 상기 RPM이 일정한 RPM 변화율로 증가 또는 감소되는지 여부를 판단하는 제2단계; 및 상기 시간 구간에서 상기 RPM이 일정한 RPM 변화율로 증가 또는 감소되는 것으로 판단되면, 상기 시간 구간 이후의 RPM 정보 활용 구간에서 산출되는 상기 RPM 변화율 정보를 차속 정보와 함께 활용하여 최종 목표전류치를 설정하는 제3단계; 를 포함하고,
상기 제3단계는, 상기 RPM이 일정한 RPM 변화율로 증가되다가 그렇지 않을 때까지의 구간, 또는 상기 RPM이 일정한 RPM 변화율로 감소되다가 그렇지 않을 때까지의 구간을 상기 RPM 정보 활용 구간으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
삭제
그리고, 상기 제3단계는 상기 시간 구간에서 상기 RPM 변화율의 증가 또는 감소가 일정하게 유지되지 않는 것으로 판단되면, 최종 목표전류치 설정에 상기 RPM 변화율 정보가 활용되지 않도록 한다.
또한, 상기 제3단계는 상기 RPM 정보 활용 구간을 상기 RPM 변화율 크기에 따라 복수개의 RPM 변화율 단계로 분할 구분하고, 상기 구분된 RPM 변화율 단계에 따라 목표전류치를 변경하여 최종 목표전류치를 설정한다.
또한, 상기 제3단계는 복수개의 상기 RPM 변화율 단계에서 상기 RPM 변화율의 크기가 증가됨에 따라 기설정된 기준 튜닝 값에 차속 정보에 따른 서로 다른 게인 값을 인가하여 목표전류치를 변경한다.
본 발명은, 운전자가 차량의 속도를 급격하게 가속 또는 감속 하게 되는 경우에서의 RPM 변화율을 계산하여 차속 변화를 사전에 예측하고, 이러한 RPM 변화율 정보를 차속 정보와 함께 활용하여 MDPS 모터 제어에 사용함으로써, 차량 응답성 및 조타감을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 방법을 순차적으로 보여주는 도면이다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 방법에 대한 제어 로직을 보여주는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 시스템 제어 방법에 대한 가속 시 RPM 정보 활용 구간을 보여주는 도면이다.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 시스템 제어 방법에 대한 감속 시 RPM 정보 활용 구간을 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에 개시되는 실시 예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 방법을 순차적으로 보여주는 도면이고, 도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 방법에 대한 제어 로직을 보여주는 도면이다.
또한, 도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 시스템 제어 방법에 대한 가속 시 RPM 정보 활용 구간을 보여주는 도면이며, 도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 시스템 제어 방법에 대한 감속 시 RPM 정보 활용 구간을 보여주는 도면이다.
일반적으로, 전동식 조향 시스템(Motor Driven Power Steering System, MDPS)은 차량 조향 시 운전자가 핸들에 가해야 하는 조향 토크의 일부를 보조 동력원을 이용하여 제공함으로써 조향을 용이하게 하는 장치이다.
즉, 전동식 조향 시스템은 운전자의 조향 의도를 스티어링 휠에 직결된 토크 센서를 통해서 감시하고, 이 신호를 전동식 조향 시스템이 입력받아 현재 차량의 속력 등을 고려해 알맞은 힘을 제공하도록 MDPS 모터를 구동함으로써, 조향력을 보조할 수 있다.
이를 위해, 전동식 조향 시스템은 모터, 스티어링 기어박스, 토크센서, MDPS ECU 를 포함한다.
이러한 전동식 조향 시스템의 MDPS ECU는 토크센서를 통해 스티어링 휠의 회전력을 감지하고, 차속에 따라 MDPS 모터에 전류를 인가하여 스티어링 휠의 토크를 제어하며, 또한 스티어링 기어박스는 스티어링 샤프트를 통하여 구동력을 전달받아 회전방향을 변환하여 릴레이로드, 타이로드, 너클암으로 구성된 암을 통해 전륜을 회전시킨다.
그러나, MDPS ECU는 운전자가 차량 속도를 급격하게 가속 또는 감속 하게 되는 경우 이러한 속도 변화에 효과적으로 대응하기 어렵기 때문에, 차량 응답성 및 그에 따른 조타감이 저하될 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 차량의 가속 및 감속 시에 따른 RPM을 측정하고, 이러한 RPM 변화율을 통해 차속 변화를 예측하여 상기와 같은 문제를 해결할 수 있다.
먼저, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 차량의 가속 및 감속 시의 RPM을 측정하여 시간에 따른 RPM 변화율을 계산한다(S100).
상기와 같이 측정된 RPM은 시간에 따른 RPM 변화, 즉 RPM 변화율을 보여주는 도 3과 도 4에서와 같은 그래프 형태로 MDPS ECU에 저장된다.
이후, RPM 변화율을 기설정된 시간 구간(Δt)에서 측정하고, 이러한 시간 구간에서의 RPM 변화율이 일정하게 유지되는지 여부를 판단한다(S200).
여기서, 상기 시간 구간(Δt)에서 RPM 변화율이 일정하게 유지되는지 판단하여(S200), 즉 상기 시간 구간(Δt)에서 RPM이 일정한 RPM 변화율로 증가 또는 감소되는지 판단하여, 시간 구간(Δt)에서 RPM이 일정한 RPM 변화율로 증가 또는 감소되는 경우, 시간 구간(Δt) 이후의 RPM 정보 활용 구간에서 산출되는 RPM 변화율 정보를 차속 정보와 함께 활용(S210)하여 최종 목표전류치를 설정한다(S300).
이때, RPM 정보 활용 구간은 시간 구간(Δt) 이후에 이루어지는, 즉 도 3에 도시된 바와 같이 RPM이 일정한 RPM 변화율로 증가되다가 그렇지 않을 때까지의 구간, 또는 도 4에 도시된 바와 같이 RPM이 일정한 RPM 변화율로 감소되다가 그렇지 않을 때까지의 구간으로 설정된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 만일 시간 구간(Δt)에서 RPM이 일정한 RPM 변화율로 증가되는 것으로 측정되면, RPM 정보 활용 구간 또한 증가가 일정하게 유지될 것으로 예측하여 RPM이 일정한 RPM 변화율로 증가 유지된 RPM 정보 활용 구간에서의 RPM 정보를 차속 정보와 함께 활용하여 최종 목표전류치를 설정할 수 있다.
상기와 같이 RPM 정보를 차속 정보와 함께 활용할 수 있도록 RPM 정보 활용 구간은 RPM 변화율 크기에 따라 복수개의 RPM 변화율 단계로 분할되어 구분될 수 있으며, 상기와 같이 구분된 RPM 변화율 단계에 따라 목표전류치를 변경(S220)하여 최종 목표전류치를 설정할 수 있다.
즉, RPM 정보 활용 구간에 분할된 복수개의 RPM 변화율 단계 중 RPM 변화율에 해당하는 기울기 값이 가장 작은 단계, 예를 들어 기울기 값이 약 100 이하인 경우에는 기설정된 기준 튜닝 값이 MDPS 모터에 인가되도록 목표전류치가 변경되도록 한다.
만일, RPM 정보 활용 구간에 분할된 복수개의 RPM 변화율 단계 중 RPM 변화율에 해당하는 기울기 값이 중간인 단계, 예를 들어 기울기 값이 약 100 초과 약 200 이하인 경우에는 기설정된 기준 튜닝 값에 제1게인 값을 곱하여 산출 된 값이 MDPS 모터에 인가되도록 목표전류치가 변경되도록 한다.
또한, 만일 RPM 정보 활용 구간에 분할된 복수개의 RPM 변화율 단계 중 RPM 변화율에 해당하는 기울기 값이 가장 큰 단계, 예를 들어 기울기 값이 200 초과인 경우에는 기설정된 기준 튜닝 값에 제2게인 값을 곱하여 산출 된 값이 MDPS 모터에 인가되도록 목표전류치가 변경되도록 한다.
여기서, 기준 튜닝 값, 제1게인 값 및 제2게인 값은 차종에 따라 다르게 설정되는 값으로, 제2게인 값은 제1게인 값 보다 크게 설정되는 것이 바람직하며, 결과적으로 RPM 변화율에 해당하는 기울기 값이 클수록 차속이 급격하게 증가된 것으로 판단할 수 있기 때문에, 기울기 값이 커짐에 따라 기준 튜닝 값에 더 큰 게인 값이 곱해지도록 하여 목표전류치를 변경, 최종 목표전류치를 설정함으로써, 차량의 가속 시 차속 정보와 RPM 변화율 정보를 함께 활용하여 차량의 가속 상황에서 목표전류치가 높이지게 변경되도록 하는 디테일한 제어가 이루어지도록 할 수 있다.
그에 따라, 본 실시예에서는 상기와 같이 차량의 급격한 가속 상황에서 RPM 변화율 정보를 활용한 디테일한 제어를 통해 차량 응답성 및 조타감을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 시간 구간(Δt)에서 RPM이 일정한 RPM 변화율로 감소되는 것으로 측정되면, RPM 정보 활용 구간 또한 감소가 일정하게 유지될 것으로 예측하여 RPM이 일정한 RPM 변화율로 감소 유지된 RPM 정보 활용 구간에서의 RPM 정보를 차속 정보와 함께 활용하여 최종 목표전류치를 설정할 수 있다.
여기서, RPM 정보를 차속 정보와 함께 활용할 수 있도록 RPM 정보 활용 구간은 RPM 변화율 크기에 따라 복수개의 RPM 변화율 단계로 분할되어 구분될 수 있으며, 상기와 같이 구분된 RPM 변화율 단계에 따라 목표전류치를 변경하여 최종 목표전류치를 설정할 수 있다.
RPM이 일정한 RPM 변화율로 감소되는 경우에 상기와 같이 목표전류치를 변경하여 최종 목표전류치를 설정하는 과정은 도 3을 통해 전술된 시간 구간(Δt)에서 RPM이 일정한 RPM 변화율로 증가 유지됨에 따라 최종 목표전류치를 설정하는 과정과 동일하므로 그에 따른 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 만일 시간 구간(Δt)에서 일정한 RPM 변화율로 RPM의 증가 또는 감소가 일정하게 유지되는지 여부를 판단하고(S200), 그렇지 않은 경우 최종 목표전류치 설정에 RPM 변화율 정보가 활용되지 않도록 하고, 차속 정보 만이 활용되도록 한다(S400).
즉, 상기와 같이 RPM이 일정한 RPM 변화율로 유지되지 않는 경우에는 RPM 변화율 정보를 활용하지 않고, 운전자의 조향 의도를 스티어링 휠에 직결된 토크 센서를 통해서 감시하고, 이러한 신호에 따른 목표전류치를 MDPS ECU가 입력받아 현재 차의 속력을 고려하여 알맞은 힘을 제공하도록 MDPS 모터를 구동하는 종래의 전동식 조향 시스템의 작동 방법과 동일한 방법으로 제어가 이루어지도록 한다.
본 발명은, 운전자가 차량의 속도를 급격하게 가속 또는 감속 하게 되는 경우에서의 RPM 변화율을 계산하여 차속 변화를 사전에 예측하고, 이러한 RPM 변화율 정보를 차속 정보와 함께 활용하여 MDPS 모터 제어에 사용함으로써, 차량 응답성 및 조타감을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
이상의 본 발명은 도면에 도시된 실시 예(들)를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 상기 설명된 실시예(들)의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해여야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 차량의 가속 및 감속 시의 RPM 측정하여 시간에 따른 RPM 변화율을 계산하는 제1단계;
    상기 RPM 변화율을 기설정된 시간 구간에서 측정하고, 상기 시간 구간에서의 상기 RPM이 일정한 RPM 변화율로 증가 또는 감소되는지 여부를 판단하는 제2단계; 및
    상기 시간 구간에서 상기 RPM이 일정한 RPM 변화율로 증가 또는 감소되는 것으로 판단되면, 상기 시간 구간 이후의 RPM 정보 활용 구간에서 산출되는 상기 RPM 변화율 정보를 차속 정보와 함께 활용하여 최종 목표전류치를 설정하는 제3단계;
    를 포함하고,
    상기 제3단계는,
    상기 RPM이 일정한 RPM 변화율로 증가되다가 그렇지 않을 때까지의 구간, 또는 상기 RPM이 일정한 RPM 변화율로 감소되다가 그렇지 않을 때까지의 구간을 상기 RPM 정보 활용 구간으로 설정하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3단계는,
    상기 시간 구간에서 상기 RPM이 일정한 RPM 변화율로 증가 또는 감소되지 않는 것으로 판단되면, 최종 목표전류치 설정에 상기 RPM 변화율 정보가 활용되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3단계는,
    상기 RPM 정보 활용 구간을 상기 RPM 변화율 크기에 따라 복수개의 RPM 변화율 단계로 분할 구분하고, 상기 구분된 RPM 변화율 단계에 따라 목표전류치를 변경하여 최종 목표전류치를 설정하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제3단계는,
    복수개의 상기 RPM 변화율 단계에서 상기 RPM 변화율의 크기가 증가됨에 따라 기설정된 기준 튜닝 값에 차속 정보에 따른 서로 다른 게인 값을 인가하여 목표전류치를 변경하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
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