KR100458216B1 - Electronic power steering apparatus - Google Patents
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Abstract
개시된 전자식 파워 스티어링 장치는 차량을 주행시키는 도중에 운전자의 의도에 따라 차량의 주행 방향을 조절할 경우에 차량의 조향에 따른 이질감을 줄인다.The disclosed electronic power steering device reduces heterogeneity due to steering of the vehicle when the driving direction of the vehicle is adjusted according to the driver's intention while driving the vehicle.
본 발명은 조향 핸들의 회전에 따른 토크를 검출하여 입력하는 토크 입력부와, 상기 토크 입력부가 입력한 토크에 따른 차량의 조향 값을 발생하는 조향값 발생수단과, 상기 조향값 발생수단이 발생하는 조향값에 따라 차량을 조향시키는 조향수단으로 이루어지는 전자식 파워 스티어링 장치에 있어서, 상기 조향값 발생수단은; 상기 토크 입력부가 입력한 토크를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기; 상기 아날로그/디지털 변환기의 출력신호를 미분 및 증폭하는 미분 증폭기; 상기 아날로그/디지털 변환기의 출력신호 및 상기 미분 증폭기의 출력신호를 가산하는 가산기; 및 토크에 따른 전류 값을 미리 저장하여 두고 상기 가산기의 출력신호에 따른 해당 토크의 전류 값을 검출하여 조향값으로 출력하는 전류 맵으로 이루어지고, 상기 전류 맵은; 최대 토크에 근접될 경우에 최대 전류의 값을 출력하게 구성한다.The present invention provides a torque input unit for detecting and inputting torque according to rotation of a steering wheel, steering value generating means for generating a steering value of a vehicle according to torque inputted by the torque input unit, and steering generated by the steering value generating means. An electronic power steering apparatus comprising steering means for steering a vehicle in accordance with a value, the steering value generating means comprising: a; An analog / digital converter for converting the torque input by the torque input unit into a digital signal; A differential amplifier for differentiating and amplifying the output signal of the analog / digital converter; An adder for adding the output signal of the analog / digital converter and the output signal of the differential amplifier; And a current map which stores a current value according to torque in advance and detects a current value of the corresponding torque according to the output signal of the adder and outputs the steering value as a steering value. It is configured to output the value of the maximum current when approaching the maximum torque.
Description
본 발명은 차량을 주행시키는 도중에 운전자의 의도에 따라 차량의 주행 방향을 조절하는 차량용 파워 스티어링 장치에 관한 것으로 특히 차량의 조향에 따른 이질감을 줄일 수 있는 전자식 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power steering apparatus for a vehicle that adjusts a driving direction of a vehicle according to a driver's intention while driving a vehicle, and more particularly, to an electronic power steering apparatus that can reduce heterogeneity due to steering of a vehicle.
일반적으로 차량의 운전석 전방에는 조향 핸들이 설치되고, 이 조향 핸들의 회전축에는 조향축이 연결되어, 운전자가 조향 핸들을 회전시킴에 따라 조향 핸들의 회전축이 회전되면서 조향축이 회전 및 차량의 전륜이 좌우로 회동되어 차량의주행 방향을 전환시키는 조향 시스템이 구비되어 있다.In general, a steering wheel is installed in front of the driver's seat, and a steering shaft is connected to a rotation shaft of the steering wheel. As the driver rotates the steering handle, the steering shaft rotates while the steering shaft rotates and the front wheel of the vehicle is rotated. The steering system is rotated from side to side to switch the driving direction of the vehicle.
이러한 조향 시스템에 있어서, 운전자가 조향 핸들을 회전시키는 회전력을 조향축에 직접 전달하여 조향시킬 경우에 운전자가 조향 핸들을 회전시키는데 많은 힘이 요구된다.In such a steering system, a large amount of force is required for the driver to rotate the steering wheel when the driver transmits the steering force to rotate the steering handle directly to the steering shaft.
그러므로 차량의 조향축에 구동모터를 설치하고, 운전자가 조향 핸들을 회전시킴에 따라 상기 구동모터를 구동 및 조향축을 회전시켜 차량의 주행방향을 조향시키는 파워 스티어링 장치가 개발 및 널리 사용되고 있다.Therefore, a power steering apparatus is installed and widely used to install a driving motor on a steering shaft of a vehicle and to drive the driving motor by steering the driving motor and rotating the steering shaft as the driver rotates the steering handle.
도 1은 종래의 전자식 파워 스티어링 장치의 구성을 보인 도면이다.1 is a view showing the configuration of a conventional electronic power steering device.
이에 도시된 바와 같이, 조향 핸들(도면에 도시되지 않았음)의 회전에 따른 토크를 검출하여 입력하는 토크 입력부(10)와, 상기 토크 입력부(10)가 입력한 토크에 따른 차량의 조향 값을 발생하는 조향값 발생수단(20)과, 상기 조향값 발생수단(20)이 발생하는 조향값에 따라 차량을 조향시키는 조향수단(30)으로 구성하였다.As shown therein, the torque input unit 10 detects and inputs the torque according to the rotation of the steering wheel (not shown), and the steering value of the vehicle according to the torque input by the torque input unit 10. The steering value generating means 20 which generate | occur | produced, and the steering means 30 which steers a vehicle according to the steering value which the said steering value generating means 20 generate | occur | produced were comprised.
상기 조향값 발생수단(20)은, 상기 토크 입력부(10)가 입력한 토크를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기(21)와, 토크에 따른 전류 값을 미리 저장하여 두고 상기 아날로그/디지털 변환기(21)의 출력신호에 따른 해당 토크 값을 검출하여 출력하는 전류 맵(23)과, 상기 아날로그/디지털 변환기(21)의 출력신호를 미분하는 미분기(25)와, 상기 전류 맵(23) 및 미분기(25)의 출력신호를 가산하여 조향값으로 출력하는 가산기(27)로 구성하였다.The steering value generating means 20 has an analog / digital converter 21 for converting the torque input by the torque input unit 10 into a digital signal, and stores the current value according to the torque in advance. A current map 23 for detecting and outputting a corresponding torque value according to the output signal of 21, a differentiator 25 for differentiating the output signal of the analog-to-digital converter 21, the current map 23 and The adder 27 which adds the output signal of the differentiator 25 and outputs it as a steering value was comprised.
상기 조향수단(30)은, 조향값 발생수단(20)의 가산기(27)의 출력신호에서 궤환신호를 감산하는 감산기(31)와, 상기 감산기(31)의 출력신호를 PI(proportional plus integral control action) 연산하는 전류 PI 연산기(32)와, 상기 전류 PI 연산기(32)의 출력신호를 PWM(Pulse Width Modulation) 변조하는 PWM 변조기(33)와, 상기 PWM 변조기(33)의 출력신호에 따라 구동신호를 발생하는 구동회로(34)와, 차량의 조향축에 설치되고 상기 구동회로(34)의 출력신호에 따라 구동되어 상기 조향축을 회전 및 차량의 주행방향을 조향시키는 구동모터(35)와, 상기 구동모터(35)의 구동력을 검출 및 상기 감산기(31)로 궤환시키는 궤환기(36)로 구성하였다.The steering means 30 includes a subtractor 31 which subtracts a feedback signal from an output signal of the adder 27 of the steering value generating means 20 and a PI (proportional plus integral control) output signal of the subtractor 31. action according to the current PI operator 32 for calculating, the PWM modulator 33 for PWM (Pulse Width Modulation) modulation of the output signal of the current PI operator 32, and driven according to the output signal of the PWM modulator 33 A driving circuit (34) for generating a signal, a driving motor (35) installed on a steering shaft of the vehicle and driven according to an output signal of the driving circuit (34) to rotate the steering shaft and steer the driving direction of the vehicle; It was composed of a feedback unit 36 for detecting the driving force of the drive motor 35 and feedback to the subtractor 31.
이와 같이 구성된 종래의 전자식 파워 스티어링 장치는 차량의 운전자가 차량을 운전하면서 조향 핸들을 회전시킬 경우에 조향 핸들에 설치되어 있는 토크 센서 등으로 조향 핸들의 좌우 회전에 따른 토크를 검출하고, 검출한 토크를 토크 입력부(10)가 입력하게 된다.In the conventional electric power steering apparatus configured as described above, when the driver of the vehicle rotates the steering wheel while driving the vehicle, the torque sensor installed on the steering wheel detects the torque according to the left and right rotation of the steering wheel, and the detected torque. Is input by the torque input unit 10.
상기 토크 입력부(10)가 입력한 조향 핸들의 회전에 따른 토크는 조향값 발생수단(20)의 아날로그/디지털 변환기(21)로 입력되어 디지털 신호로 변환된 후 전류 맵(23) 및 미분기(25)로 입력된다.Torque according to the rotation of the steering wheel input by the torque input unit 10 is input to the analog-to-digital converter 21 of the steering value generating means 20 is converted into a digital signal and then the current map 23 and the differentiator 25 ) Is entered.
그러면, 전류 맵(23)은 저장된 토크에 따른 전류 값들 중에서 아날로그/디지털 변환기(21)로부터 입력되는 디지털 토크 값의 해당 전류 값을 검출하여 출력하고, 미분기(25)는 상기 아날로그/디지털 변환기(21)의 출력신호를 미분하여 출력하게 된다.Then, the current map 23 detects and outputs a corresponding current value of the digital torque value input from the analog / digital converter 21 among the current values according to the stored torque, and the differentiator 25 outputs the analog / digital converter 21. ) Is output by differentiating the output signal.
이와 같이 전류 맵(23)에서 출력되는 디지털 토크 값의 해당 전류 값과, 상기 미분기(25)가 미분하여 출력하는 신호는 가산기(27)에 입력되어 가산 및 조향값으로 출력된다.In this way, the corresponding current value of the digital torque value output from the current map 23 and the signal differentiated and outputted by the differentiator 25 are input to the adder 27 and output as an addition and steering value.
이와 같이 조향값 발생수단(20)의 가산기(27)가 출력하는 조향값은 조향수단(30)의 감산기(31)로 입력되어 궤환부(36)를 통해 궤환되는 구동모터(35)의 구동 값을 감산하고, 감산기(31)의 출력신호를 전류 PI 연산기(32)가 전류 PI 연산하여 출력하며, 전류 PI 연산기(32)의 출력신호를 PWM 변조기(33)가 PWM 신호로 변조하여 출력하게 된다.In this way, the steering value output by the adder 27 of the steering value generating means 20 is input to the subtractor 31 of the steering means 30, and the driving value of the driving motor 35 fed back through the feedback unit 36. And subtracts the output signal of the subtractor 31 from the current PI operator 32 and outputs the current PI. The PWM modulator 33 modulates the output signal of the current PI operator 32 into a PWM signal. .
상기 PWM 변조기(33)에서 출력되는 PWM 신호는 구동회로(34)를 통해 구동모터(35)에 인가되어 구동모터(35)가 구동 및 조향축을 회전시켜 차량의 주행방향을 조향하게 되고, 구동모터(35)의 구동 값을 궤환부(36)가 검출 및 감산기(31)로 궤환시켜 조향수단(30)은 상기 조향값 발생수단(20)의 가산기(27)가 출력하는 조향값에 따라 정확하게 구동모터(35)를 구동 및 정확하게 조향한다.The PWM signal output from the PWM modulator 33 is applied to the driving motor 35 through the driving circuit 34 so that the driving motor 35 rotates the driving and steering shafts to steer the driving direction of the vehicle. The driving unit 36 returns the driving value of the driving unit 35 to the detection and subtractor 31 so that the steering unit 30 accurately drives the driving unit according to the steering unit output of the adder 27 of the steering unit generating unit 20. Drive and accurately steer the motor 35.
일반적으로 차량의 파워 스티어링 장치에 사용되는 구동모터(35)는 출력이 증대할수록 구동모터 자체의 관성이 증대하게 되고, 이 구동모터의 관성은, 구동모터에 연결된 감속기로 인하여 감속비의 제곱에 비례하도록 작용하게 되어 차량의 운전자들은 조향 핸들의 회전에 따른 차량의 주행방향 변경의 이질감을 느끼게 된다.In general, the drive motor 35 used in the power steering device of the vehicle increases inertia of the drive motor itself as the output increases, so that the inertia of the drive motor is proportional to the square of the reduction ratio due to the reducer connected to the drive motor. The driver of the vehicle feels the heterogeneity of the driving direction change of the vehicle according to the rotation of the steering wheel.
그러므로 구동 모터에 의한 이질감의 영향을 감소시키기 위하여 통상적으로 PDC(Proportional Derivative Control)를 이용하고 있는 것으로서 종래에는 전류 맵(23)에서 출력되는 전류 값에, 토크 입력부(10)가 입력한 토크를 미분한 미분 값을 가산하여 목표 전류의 값을 상향화함으로써 관성 보상 기능을 수행하여 조향 핸들의 회전에 따른 차량의 주행방향 변경의 이질감을 줄이고 있다.Therefore, in order to reduce the influence of heterogeneity caused by the drive motor, PDC (Proportional Derivative Control) is typically used. In the related art, the torque input by the torque input unit 10 is differentiated from the current value output from the current map 23. By adding a derivative value to increase the value of the target current, the inertia compensation function is performed to reduce the heterogeneity of the change in the driving direction of the vehicle due to the rotation of the steering wheel.
그러나 상기한 종래의 기술은 조향 핸들을 빠른 속도로 회전시켜 토크의 PD(Proportional Derivative) 값이 소정의 값 이상으로 될 경우에 급조향의 걸림 현상이 발생하고, 이로 인하여 차량이 원하는 방향으로 정확하게 조향되지 않는 문제점이 있었다.However, the conventional technique described above causes a sudden steering jam when the steering handle is rotated at a high speed so that the PD (Proportional Derivative) value of the torque becomes higher than a predetermined value, which causes the vehicle to steer exactly in a desired direction. There was a problem.
따라서 본 발명의 목적은 토크의 PD가 소정의 값 이상으로 커질 경우에 차량의 주행속도에 관계없이 목표 전류를 최대로 증가시켜 차량의 급조향에 따른 걸림 현상을 방지할 수 있는 전자식 파워 스티어링 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an electronic power steering apparatus capable of preventing a phenomenon caused by sudden steering of a vehicle by increasing the target current to the maximum regardless of the driving speed of the vehicle when the PD of the torque is greater than a predetermined value. To provide.
도 1은 종래의 전자식 파워 스티어링 장치의 구성을 보인 도면이고,1 is a view showing the configuration of a conventional electronic power steering device,
도 2는 본 발명의 전자식 파워 스티어링 장치의 구성을 보인 도면이다.2 is a view showing the configuration of the electronic power steering apparatus of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10 : 토크 입력부 20, 200 : 조향값 발생수단10: torque input unit 20, 200: steering value generating means
30 : 조향수단 210 : 아날로그/디지털 변환기30: steering means 210: analog to digital converter
220 : 미분 증폭기 230 : 가산기220: differential amplifier 230: adder
240 : 전류 맵240: current map
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자식 파워 스티어링 장치에 따르면, 조향 핸들의 회전에 따른 토크를 검출하여 입력하는 토크 입력부와, 상기 토크 입력부가 입력한 토크에 따른 차량의 조향 값을 발생하는 조향값 발생수단과, 상기 조향값 발생수단이 발생하는 조향값에 따라 차량을 조향시키는 조향수단으로 이루어지는 전자식 파워 스티어링 장치에 있어서, 상기 조향값 발생수단은; 상기 토크 입력부가 입력한 토크를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기; 상기 아날로그/디지털 변환기의 출력신호를 미분 및 증폭하는 미분 증폭기; 상기 아날로그/디지털 변환기의 출력신호 및 상기 미분 증폭기의 출력신호를 가산하는 가산기; 및 토크에 따른 전류 값을 미리 저장하여 두고 상기 가산기의 출력신호에 따른 해당 토크의 전류 값을 검출하여 조향값으로 출력하는 전류 맵으로 구성됨을특징으로 한다.According to the electronic power steering apparatus of the present invention for achieving the above object, a torque input unit for detecting and inputting the torque according to the rotation of the steering wheel, and a steering value for generating a steering value of the vehicle according to the torque input by the torque input unit An electronic power steering device comprising a generating means and steering means for steering a vehicle in accordance with a steering value generated by the steering value generating means, wherein the steering value generating means comprises: a steering value generating means; An analog / digital converter for converting the torque input by the torque input unit into a digital signal; A differential amplifier for differentiating and amplifying the output signal of the analog / digital converter; An adder for adding the output signal of the analog / digital converter and the output signal of the differential amplifier; And a current map which stores the current value according to the torque in advance and detects the current value of the corresponding torque according to the output signal of the adder and outputs it as a steering value.
그리고 상기 전류 맵은; 최대 토크에 근접될 경우에 최대 전류의 값을 출력하게 구성되는 것을 특징으로 한다.And the current map is; It is characterized in that it is configured to output the value of the maximum current when approaching the maximum torque.
이하 첨부된 도 2의 도면을 참조하여 본 발명의 전자식 파워 스티어링 장치를 상세히 설명하겠으며, 종래와 동일한 부위에는 동일 부호를 부여한다.Hereinafter, the electronic power steering apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings of FIG.
도 2는 본 발명의 전자식 파워 스티어링 장치의 구성을 보인 도면이다. 이에 도시된 바와 같이 본 발명의 조향값 발생수단(200)은, 토크 입력부(10)가 입력한 토크를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기(210)와, 상기 아날로그/디지털 변환기(210)의 출력신호를 미분 및 증폭하는 미분 증폭기(220)와, 상기 아날로그/디지털 변환기(210)의 출력신호 및 상기 미분 증폭기(220)의 출력신호를 가산하는 가산기(230)와, 토크에 따른 전류 값을 미리 저장하여 두고 상기 가산기(230)의 출력신호에 따른 해당 토크의 전류 값을 검출하여 조향값으로 출력하는 전류 맵(23)으로 구성하였다.2 is a view showing the configuration of the electronic power steering apparatus of the present invention. As shown therein, the steering value generating means 200 of the present invention includes an analog-to-digital converter 210 for converting the torque input by the torque input unit 10 into a digital signal, and the analog-to-digital converter 210. A differential amplifier 220 for differentiating and amplifying an output signal, an adder 230 for adding an output signal of the analog / digital converter 210 and an output signal of the differential amplifier 220, and a current value according to torque. The current map 23 stores the current value of the corresponding torque according to the output signal of the adder 230 and stores it as a steering value.
이와 같이 구성된 본 발명의 전자식 파워 스티어링 장치는 차량의 운전자가 차량을 운전하면서 조향 핸들을 회전시킴에 따른 토크를 토크 센서가 검출하여 토크 입력부(10)가 입력하게 되고, 상기 토크 입력부(10)가 입력한 조향 핸들의 회전에 따른 토크는 조향값 발생수단(200)의 아날로그/디지털 변환기(21)로 입력되어 디지털 신호로 변환된다.In the electronic power steering apparatus of the present invention configured as described above, the torque sensor detects torque as the driver of the vehicle rotates the steering wheel while driving the vehicle, and the torque input unit 10 inputs the torque input unit 10. Torque according to the rotation of the steering wheel is input to the analog-to-digital converter 21 of the steering value generating means 200 is converted into a digital signal.
상기 아날로그/디지털 변환기(210)에서 출력되는 디지털 값은 가산기(230)로 입력됨과 아울러 미분 증폭기(220)로 입력되어 미분 및 증폭되어 출력된다. 즉, 상기 미분 증폭기(220)는 상기 아날로그/디지털 변환기(210)의 출력신호를 미분하고, 미분 값에 소정 값의 이득을 곱하여 출력하게 된다.The digital value output from the analog-to-digital converter 210 is input to the adder 230 and to the differential amplifier 220 to be differentially amplified and output. That is, the differential amplifier 220 differentiates the output signal of the analog-to-digital converter 210 and multiplies the derivative value by a gain of a predetermined value to output the derivative.
상기 미분 증폭기(220)에서 미분 증폭되어 출력되는 신호는 가산기(230)로 입력되어 상기 아날로그/디지털 변환기(210)의 출력신호에 가산된 후 전류 맵(240)에 인가되는 것으로서 전류 맵(240)은, 상기 가산기(230)의 출력신호에 따른 해당 전류의 값을 검색하여 조향값으로 출력하게 된다.The signal that is differentially amplified and output from the differential amplifier 220 is input to the adder 230 and added to the output signal of the analog-to-digital converter 210 and then applied to the current map 240 as a current map 240. Search for the value of the current corresponding to the output signal of the adder 230 and output the steering value.
여기서, 상기 전류 맵(240)은 운전자가 빠른 속도로 조향 핸들을 회전시켜 최대 토크에 근접될 경우에 최대 전류의 값을 출력하게 구성한다.Here, the current map 240 is configured to output the value of the maximum current when the driver closes the maximum torque by rotating the steering handle at high speed.
이와 같이 조향값 발생수단(200)의 전류 맵(240)이 출력하는 전류는 조향수단(30)의 감산기(31)로 입력되어 궤환부(36)를 통해 궤환되는 구동모터(35)의 구동 값을 감산하고, 감산기(31)의 출력신호를 전류 PI 연산기(32)가 전류 PI 연산하여 출력하며, 전류 PI 연산기(32)의 출력신호를 PWM 변조기(33)가 PWM 신호로 변조하여 출력하게 되며, 상기 PWM 변조기(33)에서 출력되는 PWM 신호는 구동회로(34)를 통해 구동모터(35)에 인가되어 구동모터(35)가 구동 및 조향축을 회전시켜 차량의 주행방향을 조향하게 되고, 구동모터(35)의 구동 값을 궤환부(36)가 검출 및 감산기(31)로 궤환시켜 조향수단(30)은 상기 조향값 발생수단(20)의 가산기(27)가 출력하는 조향값에 따라 정확하게 구동모터(35)를 구동 및 정확하게 조향한다.As described above, the current output from the current map 240 of the steering value generating means 200 is input to the subtractor 31 of the steering means 30 and is fed back through the feedback part 36 to the driving value of the driving motor 35. And subtracts the output signal of the subtractor 31 from the current PI operator 32 and outputs the current PI, and outputs the output signal of the current PI operator 32 by modulating the PWM signal by the PWM modulator 33. The PWM signal output from the PWM modulator 33 is applied to the driving motor 35 through the driving circuit 34 so that the driving motor 35 rotates the driving and steering shafts to steer the driving direction of the vehicle. The feedback unit 36 returns the driving value of the motor 35 to the detection and subtractor 31 so that the steering unit 30 accurately outputs the steering value output by the adder 27 of the steering value generating unit 20. The drive motor 35 is driven and accurately steered.
이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 전류 맵의 이전에 관성 보상기능을 수행하고, 조향 핸들을 빠른 속도로 회전시켜 토크 PD 값이 소정의 값 이상으로 될 경우에 차량의 주행속도에 관계없이 목표 전류를 최대로 증가시킴으로써 급조향에 따른 걸림 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the inertial compensation function is performed before the current map, and the steering wheel is rotated at a high speed so that the target current regardless of the driving speed of the vehicle when the torque PD value becomes higher than a predetermined value. By increasing the maximum to have the effect of preventing the jamming phenomenon due to the steep steering.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR890004933A (en) * | 1987-09-16 | 1989-05-10 | 미타 가츠시게 | Electric Power Steering Device for Vehicles |
| JPH01168569A (en) * | 1987-12-25 | 1989-07-04 | Hitachi Ltd | Electric power steering device |
| JPH0717423A (en) * | 1993-07-02 | 1995-01-20 | Koyo Seiko Co Ltd | Motor-driven power steering device |
| KR20000018453A (en) * | 1998-09-02 | 2000-04-06 | 밍 루 | Device for electromotive power steering |
-
2000
- 2000-09-05 KR KR10-2000-0052482A patent/KR100458216B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20020019309A (en) | 2002-03-12 |
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Legal Events
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