KR100695403B1

KR100695403B1 - 전동식 파워 스티어링 시스템에서의 복원제어방법

Info

Publication number: KR100695403B1
Application number: KR1020030044526A
Authority: KR
Inventors: 김성주
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2003-07-02
Publication date: 2007-03-15
Also published as: KR20050004365A

Abstract

본 발명은 EPS 시스템에서의 복원제어방법에 관한 것으로, 차속에 대한 복원게인을 설정하고, 조향각도에 대한 복원패턴을 설정하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 설정된 복원게인과 복원패턴을 곱하여 복원전류를 구하는 제2단계와, 상기 제2단계 수행 후, 조향각도가 시계방향이면서 조향각속도가 좌회전 방향의 설정하한값 이상인지 또는 조향각도가 반시계방향이면서 조향각속도가 우회전 방향의 설정하한값 이상인지를 판단하는 제3단계와, 상기 제3단계의 판단 결과, 조향각도가 시계방향이면서 조향각속도가 좌회전 방향의 설정하한값 이상이거나 조향각도가 반시계방향이면서 조향각속도가 우회전 방향의 설정하한값 이상이면 어시스트전류와 상기 제2단계에서 구한 복원전류를 합하여 모터 구동전류를 구하고, 이 구한 모터 구동전류에 따라 모터의 구동을 제어함으로써 복원제어기능을 수행하는 제4단계로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 핸들을 유지하는 경우에 발생하는 조향각속도의 교번상태에서는 복원제어를 수행하지 않고, 핸들의 복원속도가 일정속도 이상일 경우에만 복원제어를 수행함으로써 조타후 복원시 보다 매끄러운 조향감을 제공하여 향상된 복원제어성능을 확보할 수 있게 되는 효과가 있다.

EPS, 조향각도, 조향각속도, 복원제어

Description

전동식 파워 스티어링 시스템에서의 복원제어방법{RETURN CONTROL METHOD IN EPS SYSTEM}

도 1은 일반적인 EPS 시스템의 간략한 블록 구성도,

도 2는 종래 EPS 시스템에서의 복원제어방법을 보인 동작 흐름도,

도 3은 본 발명에 의한 EPS 시스템에서의 복원제어방법을 보인 동작 흐름도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 센서부

2 : ECU

3 : 모터 제어 및 구동부

본 발명은 전동식 파워 스티어링(Electric Power Steering ; 이하, 'EPS'라 칭함) 시스템에서의 복원제어방법에 관한 것으로, 특히 조향각도와 조향각속도를 이용하여 복원상태를 판별함에 있어서, 조향각속도가 일정 각속도 이상인지를 판단하여 해당 복원상태인 경우에만 복원제어를 수행함으로써 조타후 복원시 복원제어성능을 보다 향상시킬 수 있도록 한 EPS 시스템에서의 복원제어방법에 관한 것이 다.

일반적으로 차량에는 각종 입력센서에서 검출되는 전기적 신호를 입력받아 출력측의 각종 액츄에이터를 구동하기 위한 디지털 제어신호를 출력하는 차량용 전자 제어 장치(Electronic Control Unit ; 이하, 'ECU'라 칭함)가 구비되어 있다.

한편, 상기와 같은 ECU를 이용하여 차량의 속도에 따라 운전자 핸들의 조작력을 줄여주어 가볍고 신속한 조향 조작이 가능하도록 한 EPS 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 차량의 속도를 검출하는 차속 센서, 모터의 상대 조향각을 검출하는 모터 위치 센서, 운전자 핸들의 토오크를 검출하는 토오크 센서 등의 센서부(1)와, 센서부(1)에서 검출되는 각종 입력신호에 따라 운전자 핸들의 조작력을 줄여주기 위한 모터 제어신호 및 구동신호를 출력하는 ECU(2)와, ECU(2)에서 출력되는 모터 제어신호 및 구동신호에 따라 모터의 구동을 제어하고, 모터의 구동에 따른 출력으로 랙 바(Rack Bar)를 구동시키는 모터 제어 및 구동부(3)로 이루어진다.

상기와 같이 구성된 EPS 시스템은 일반 유압식 파워 스티어링 시스템에 비해 모터나 감속기 등의 기구부가 추가로 구성되어 프릭션이 증가하게 되고, 이에 따라 조타중의 프릭션 감이나 복원성의 저하와 같은 특징이 나타난다.

그러므로, 조향 입력각도에 대한 조타 토오크의 관계를 그래프로 나타내 보면 히스테리시스(Hysteresis)가 다른 유압식 파워 스티어링 차량보다 커지는 단점을 갖게 되는데, 종래에는 이를 보완하기 위해 복원제어기능을 이용하였다.

특히, 조타후 핸들을 놓은 상태에서 핸들의 복귀속도나 잔류각도를 보고 복원제어를 수행하는데, 즉 운전자가 핸들을 놓은 경우 절대 조향각 신호를 이용하여 핸들이 중립 위치를 향하는 보조전류를 발생시킴으로써 조타후 복귀시 핸들이 쉽게 복귀되도록 하였다.

그러나, 이러한 종래 복원제어방법은 조타 토오크 신호를 이용하여 복원상태를 판별함에 따라 만약, 운전자가 핸들을 완전히 놓지 않고 서서히 풀면서 진행하게 되면 핸들에 적은 양의 토오크가 존재하여 완전한 복원제어가 적용되지 않게 되는 문제점이 있었다.

이에 따라, 종래에는 조향각도와 조향각속도를 이용하여 복원상태인지 조타상태인지를 판별하고, 복원상태일 경우에 복원제어기능을 수행하도록 함으로써 운전자가 핸들을 놓지 않은 채로 복원할 경우에도 복원제어가 적용되도록 하였다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 차속에 대한 복원게인을 설정하고(S1), 조향각도에 대한 복원패턴을 설정한 후(S2), 상기 복원게인과 복원패턴을 곱하여 복원전류를 구한다(S3).

그리고 나서, 조향위치가 시계방향이면서 조향각속도가 좌회전을 나타내는지를 판단하고(S4), 조향위치가 반시계방향이면서 조향각속도가 우회전을 나타내는지도 판단한다(S5).

상기 단계(S4,S5)의 판단 결과, 조향위치가 시계방향이면서 조향각속도가 좌회전을 나타내거나 조향위치가 반시계방향이면서 조향각속도가 우회전을 나타내면 어시스트(Assist)전류와 상기 단계(S3)에서 구한 복원전류를 합하여 모터 구동전류를 구하고(S6), 최종적으로 상기 단계(S6)에서 구한 모터 구동전류에 따라 모터의 구동을 제어함으로써 복원제어기능을 수행한다.

그러나, 상기와 같은 복원제어방법에 있어서도, 상기 단계(S4,S5)에서와 같이 조향각속도의 부호(-:좌회전, +:우회전)를 토대로 복원상태를 판별한 후 복원제어를 수행함에 따라 선회와 같은 경우 일정한 위치에서 핸들을 유지함에 따라 순간적으로 복원상태와 조타상태의 빈번한 교번이 생기게 되고, 이후 상기와 같은 복원제어로직에 의해 불연속적인 어시스트 전류가 발생하여 조타후 복원시 운전자에게 매끄럽지 못한 이질감을 주게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 조향각도와 조향각속도를 이용하여 복원상태를 판별함에 있어서, 복원상태의 판별조건을 조향각속도가 일정 각속도 이상일 경우로 강화하여, 핸들을 유지하는 경우에 발생하는 조향각속도의 교번상태에서는 복원제어를 수행하지 않고, 핸들의 복원속도가 일정속도 이상일 경우에만 복원제어를 수행함으로써 조타후 복원시 보다 매끄러운 조향감을 제공하여 향상된 복원제어성능을 확보할 수 있도록 한 EPS 시스템에서의 복원제어방법을 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 EPS 시스템에서의 복원제어방법은, EPS 시스템의 ECU에서 차량의 속도에 대한 복원게인을 설정하고, 조향각도에 대한 복원패턴을 설정하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 설정된 복원게인과 복원패턴을 곱하여 복원전류를 구하는 제2단계와, 상기 제2단계 수행 후, 조향각도가 시계방향이면서 조향각속도가 좌회전 방향의 설정하한값 이상인지 또는 조향각도가 반시계방향이면서 조향각속도가 우회전 방향의 설정하한값 이상인지를 판단하는 제3단계와, 상기 제3단계의 판단 결과, 조향각도가 시계방향이면서 조향각속도가 좌회전 방향의 설정하한값 이상이거나 조향각도가 반시계방향이면서 조향각속도가 우회전 방향의 설정하한값 이상이면 어시스트전류와 상기 제2단계에서 구한 복원전류를 합하여 모터 구동전류를 구하고, 이 구한 모터 구동전류에 따라 모터의 구동을 제어함으로써 복원제어기능을 수행하는 제4단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 EPS 시스템에서의 복원제어방법을 상세히 설명한다.

여기서, EPS 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 차속 센서, 모터 위치 센서, 토오크 센서 등을 포함하는 센서부(1), ECU(2), 모터 제어 및 구동부(3)로 이루어진다.

상기와 같이 구성된 EPS 시스템에서 이루어지는 본 발명에 의한 복원제어방법을 도 3을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, EPS 시스템의 ECU(2)에서는 센서부(1)내 차속 센서를 통해 검출된 차량의 속도에 대한 복원게인을 설정하고(S11), 센서부(1)내 모터 위치 센서를 통해 검출된 조향각도에 대한 복원패턴을 설정한다(S12).

이어, 상기 단계(S11)에서 설정된 복원게인과 상기 단계(S12)에서 설정된 복원패턴을 곱하여 복원전류를 구한다(S13).

그리고 나서, 센서부(1)내 모터 위치 센서를 통해 검출된 조향각도, 즉 조향 위치가 직진상태의 중립위치를 기준으로 시계방향이면서 조향각속도가 좌회전(-) 방향의 설정하한값 이상인지를 판단하고(S14), 판단 결과 조향위치가 중립위치의 시계방향이면서 조향각속도가 좌회전(-) 방향의 설정하한값 이상이 아니라면 이번에는 센서부(1)내 모터 위치 센서를 통해 검출된 조향위치가 직진상태의 중립위치를 기준으로 반시계방향이면서 조향각속도가 우회전(+) 방향의 설정하한값 이상인지를 판단한다(S15).

즉, 상기 조향각속도를 상기 좌회전(-) 방향의 설정하한값 및 우회전(+) 방향의 설정하한값에 대한 절대값과 각각 비교함으로써 기준 조향각속도보다 빠르게 도는지를 판단한다. 이는 핸들의 복원속도가 일정속도 이상일 경우에만 복원제어를 수행하도록 하기 위한 것이다.

이후, 상기 단계(S14,S15)의 판단 결과, 조향위치가 중립위치에 대해 시계방향이면서 조향각속도가 설정하한값 이상이거나 조향위치가 중립위치에 대해 반시계방향이면서 조향각속도가 설정하한값 이상이면 상기 ECU(2)에서는 어시스트전류와 상기 단계(S13)에서 구한 복원전류를 합하여 모터 구동전류를 구하고(S16), 최종적으로 상기 단계(S16)에서 구한 모터 구동전류에 따라 모터의 구동을 제어함으로써 복원제어기능을 수행한다.

상기와 같이 본 발명에서는 복원제어의 적용조건으로써 조향각도와 조향각속도를 이용하고, 그 조건을 더 세분화하여 조향각속도가 일정 각속도 이상일 경우에 복원상태임을 판단하여 복원제어를 수행함으로써 복원제어성능을 보다 향상시킬 수 있도록 한다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 조향각도와 조향각속도를 이용하여 복원상태를 판별함에 있어서, 복원상태의 판별조건을 조향각속도가 일정 각속도 이상일 경우로 강화하여, 핸들을 유지하는 경우에 발생하는 조향각속도의 교번상태에서는 복원제어를 수행하지 않고, 핸들의 복원속도가 일정속도 이상일 경우에만 복원제어를 수행함으로써 조타후 복원시 보다 매끄러운 조향감을 제공하여 향상된 복원제어성능을 확보할 수 있게 되는 효과가 있다.

즉, 핸들의 복원속도가 일정속도 이상일 경우에만 복원제어가 수행됨에 따라 선회하며 조향각을 유지할 경우 운전자의 이질감이 감소되게 된다.

Claims

EPS 시스템의 ECU에서 차량의 속도에 대한 복원게인을 설정하고, 조향각도에 대한 복원패턴을 설정하는 제1단계와,

상기 제1단계에서 설정된 복원게인과 복원패턴을 곱하여 복원전류를 구하는 제2단계와,

상기 제2단계 수행 후, 조향각도가 중립위치에 대해 시계방향이면서 조향각속도가 좌회전 방향의 설정하한값 이상인지 또는 조향각도가 중립위치에 대해 반시계방향이면서 조향각속도가 우회전 방향의 설정하한값 이상인지를 판단하는 제3단계와,

상기 제3단계의 판단 결과, 조향각도가 시계방향이면서 조향각속도가 좌회전 방향의 설정하한값 이상이거나 조향각도가 반시계방향이면서 조향각속도가 우회전 방향의 설정하한값 이상이면 어시스트전류와 상기 제2단계에서 구한 복원전류를 합하여 모터 구동전류를 구하고, 이 구한 모터 구동전류에 따라 모터의 구동을 제어함으로써 복원제어기능을 수행하는 제4단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템에서의 복원제어방법.