KR102330546B1 - 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 장치 및 방법 - Google Patents

전동식 동력 조향장치의 진동 저감 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

전동식 동력 조향장치의 진동 저감 장치가 개시된다. 본 발명의 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 장치는 조타 조건에 따라 대역폭을 가변 제어하여 모터 전류로부터 고유 진동주파수를 검출하는 고유 진동주파수 검출부; 댐핑부로부터 출력된 댐핑값을 차속에 따라 추가적으로 보상하는 댐핑 보상부; 및 고유 진동주파수 출력부로부터 출력된 고유 진동주파수에 따라 MDPS의 출력을 역보상하여 댐핑 보상부에 출력에 추가하는 보상 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동식 동력 조향장치의 진동 저감 장치 및 방법{APPARATUS FOR REDUCING VIBRATION OF MOTOR DRIVEN POWER STEERING AND METHOD THEREOF}
본 발명은 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터전류의 고유 진동주파수를 검출하여 핸들 등에 발생하는 진동현상을 저감시키는 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전동식 동력 조향장치(Motor Driven Power Steering; MDPS)는 전기모터를 이용해 운전자가 조향하는 방향으로 보조토크를 제공하여 핸들링이 가벼워지게 하는 것으로써, 차량의 주행 조건에 따라 자동으로 전기모터의 동작을 제어하여 조타성능과 조타감을 향상시킬 수 있다.
한편, 운전자가 차량 선회 시에 조향 입력을 가한 후 선회가 어느 정도 이루어졌다고 판단하여 조향휠을 릴리즈할 경우, 조향휠은 복원작용에 의해 중앙으로 돌아오게 된다. 이러한 조향휠의 복원작용은 타이어의 자기정렬토크(Self Alignment Torque)에 의해 발생되는데, 통상 차량의 차속이 5km/h~30km/h로 선회하고 있을 때 유용한 기능이다. 하지만 조향휠에 부여되는 자기정렬토크(Self Alignment Torque)는 조향 시스템이 갖는 마찰력 작용으로 조향 잔류각이 잔존함에 따라 조향휠을 중앙으로 복귀시키는데 충분하지 않게 된다.
이로 인해 조향휠을 중앙으로 완전히 복귀시키기 위해서는 복원작용을 도와주는 기능을 별도로 부여할 수밖에 없다. 따라서, 전동식 동력 조향장치는 조향각을 기반으로 산출되는 복원토크를 인가하여 조향휠의 복원작용을 도와 복원성능을 향상시키고 있다.
본 발명의 배경기술은 한국공개특허 제2010-0114995호(2010.10.27.)인 "전동 조향 장치의 조향 복원 방법"이 있다.
그러나, 종래의 전동식 동력 조향장치는 차량 주행시 바퀴의 균형불량 또는 디스크 휠의 편심이나 변형 등으로 인해 핸들에 진동(Shimmy)현상이 발생하거나, 기구분의 유격이나 비틀어짐 등에 따라 발생하는 고유 진동이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 진동현상을 유발시키는 고유 진동주파수를 추출하고 이 고유 진동주파수를 바탕으로 전동식 동력 조향장치의 출력을 역보상하여 전동식 동력 조향장치의 진동을 저감시키는, 전동식 동력 조항쟝치의 진동 저감 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 장치는 조타 조건에 따라 대역폭을 가변 제어하여 모터 전류로부터 고유 진동주파수를 검출하는 고유 진동주파수 검출부; 댐핑부로부터 출력된 댐핑값을 차속에 따라 추가적으로 보상하는 댐핑 보상부; 및 상기 고유 진동주파수 출력부로부터 출력된 고유 진동주파수에 따라 MDPS의 출력을 역보상하여 상기 댐핑 보상부에 출력에 추가하는 보상 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 댐핑 보상부는 차속에 따라 기 설정된 차속 게인을 검출하는 게인 조절부; 및 상기 게인 조절부로부터 출력된 상기 차속 게인을 상기 댐핑부의 출력에 추가적으로 더 반영하여 댐핑 게인을 튜닝하고, 튜닝된 상기 댐핑 게인으로 상기 댐핑부의 출력을 보상하는 게인 튜닝부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 차속 게인은 차량의 특성에 따른 설정 차속에 따라 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 고유 진동주파수 검출부는 고유 진동주파수를 차속에 따라 검출하는 고유 진동주파수 튜닝부; 컬럼속도에 따라 대역폭을 가변시키는 대역폭 조절부; 모터전류와 MDPS의 출력 간의 위상차를 보상하는 위상 제어부; 및 상기 위상 제어부의 출력을 상기 고유 진동주파수 튜닝부와 상기 대역폭 조절부의 출력에 따라 필터링하는 필터부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 진동주파수 검출부에 의해 검출되는 고유 진동주파수는 차량의 종류에 따라 서로 다르게 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 위상 제어부는 모터전류와 MDPS의 출력 간의 위상 변위를 검출하는 위상 변위 검출부; 및 상기 위상 변위 검출부에 의해 검출된 위상 변위에 따라 모터 전류의 위상을 보상하는 위상 변위 보상부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 위상 변위 검출부는 컬럼토크에 대한 부스트 게인의 비율에 따라 모터전류의 위상을 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 고유 진동주파수 검출부의 출력을 제한하는 디커플링부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 디커플링부는 컬럼속도가 기 설정된 컬럼속도 설정값 이상이면 상기 고유 진동주파수 검출부의 출력을 제한하는 제1 디커플링 게인 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 디커플링부는 컬럼토크에 따른 MDPS 출력이 기 설정된 출력 설정값 이상이면 상기 고유 진동주파수 검출부의 출력을 제한하는 제2 디커플링 게인 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 방법은 고유 진동주파수 검출부가 조타 조건에 따라 대역폭을 가변 제어하여 모터 전류로부터 고유 진동주파수를 검출하는 단계; 댐핑 보상부가 댐핑부로부터 출력된 댐핑값을 차속에 따라 추가적으로 보상하는 단계; 및 보상 출력부가 상기 고유 진동주파수 출력부로부터 출력된 고유 진동주파수에 따라 MDPS의 출력을 역보상하여 상기 댐핑 보상부에 출력에 추가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 댐핑 보상부가 댐핑부로부터 출력된 댐핑값을 차속에 따라 추가적으로 보상하는 단계에서, 게인 조절부는 차속에 따라 기 설정된 차속 게인을 검출하며, 게인 튜닝부는 상기 게인 조절부로부터 출력된 상기 차속 게인을 상기 댐핑부의 출력에 추가적으로 더 반영하여 댐핑 게인을 튜닝하고, 튜닝된 상기 댐핑 게인으로 상기 댐핑부의 출력을 보상하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 차속 게인은 차량의 특성에 따른 설정 차속에 따라 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 고유 진동주파수 검출부가 조타 조건에 따라 대역폭을 가변 제어하여 모터 전류로부터 고유 진동주파수를 검출하는 단계에서, 고유 진동주파수 튜닝부는 고유 진동주파수를 차속에 따라 검출하고, 대역폭 조절부는 컬럼속도에 따라 대역폭을 가변시키며, 위상 제어부는 모터전류와 MDPS의 출력 간의 위상차를 보상하며, 필터부가 상기 위상 제어부의 출력을 상기 고유 진동주파수 튜닝부와 상기 대역폭 조절부의 출력에 따라 필터링하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 진동주파수 검출부에 의해 검출되는 고유 진동주파수는 차량의 종류에 따라 서로 다르게 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 위상 제어부는 모터전류와 MDPS의 출력 간의 위상 변위를 검출하고, 검출된 위상 변위에 따라 모터 전류의 위상을 보상하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 위상 제어부는 컬럼토크에 대한 부스트 게인의 비율에 따라 모터전류의 위상을 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 디커플링부가 상기 고유 진동주파수 검출부의 출력을 제한하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 디커플링부가 상기 고유 진동주파수 검출부의 출력을 제한하는 단계에서, 상기 디커플링부는 컬럼속도가 기 설정된 컬럼속도 설정값 이상이면 상기 고유 진동주파수 검출부의 출력을 제한하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 디커플링부가 상기 고유 진동주파수 검출부의 출력을 제한하는 단계에서, 상기 디커플링부는 컬럼토크에 따른 MDPS 출력이 기 설정된 출력 설정값 이상이면 상기 고유 진동주파수 검출부의 출력을 제한하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 전동식 동력 조항쟝치의 진동 저감 장치 및 방법은 진동현상을 유발시키는 고유 진동주파수를 추출하고 이 고유 진동주파수를 바탕으로 전동식 동력 조향장치의 출력을 역보상함으로써, 차량 주행시 바퀴의 균형불량 또는 디스크 휠의 편심이나 변형 등으로 인해 핸들에 발생하는 진동(Shimmy)현상, 및 기구분의 유격이나 비틀어짐 등에 따라 발생하는 고유 진동을 저감시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 댐핑 보상부의 블럭 구성도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 고유 진동주파수 검출부의 블럭 구성도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 디커플링부의 블럭 구성도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 방법을 도시한 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 장치 및 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 댐핑 보상부의 블럭 구성도이며, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 고유 진동주파수 검출부의 블럭 구성도이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 디커플링부의 블럭 구성도이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 장치는 댐핑부(10), 댐핑 보상부(20), 고유 진동주파수 검출부(30), 디커플링부(40) 및 보상 출력부(50)를 포함한다.
댐핑부(10)는 컬럼속도 또는 모터속도, 및 컬럼토크를 이용하여 차속에 따라 전동식 동력 조향장치의 댐핑력을 산출한다. 이 경우, 댐핑부(10)는 컬럼속도 또는 모터속도, 및 컬럼토크를 토대로 게인을 조절하여 차량 운행 시 각 조건에 적합한 댐핑력을 산출한다.
여기서, 전동식 동력조향 장치는 모터를 이용하여 조타력을 보조하는 MDPS(Motor Driven Power Steering System)가 채용될 수 있다. 이러한 MDPS에는 모터가 조향축(미도시)에 결합된 컬럼 구동방식(C-MDPS), 모터가 핸들축(미도시)의 피니언 기어에 결합된 피니언 구동방식(P-MDPS), 및 모터가 랙 기어(미도시)에 결합된 랙 구동 방식(R-MDPS)가 모두 포함될 수 있다.
댐핑 보상부(20)는 댐핑부(10)의 댐핑값을 차속에 따라 추가적으로 보상한다.
통상적으로, 차량 주행시 바퀴의 균형불량 또는 디스크 휠의 편심이나 변형 등으로 인해 핸들에 진동(Shimmy)현상이 발생하는데, 이러한 진동현상은 특정 차속에서 상대적으로 크게 발생하게 된다.
이에, 댐핑 보상부(20)는 상기한 댐핑부(10)의 출력, 즉 댐핑력 이외에 차속에 따른 댐핑 게인을 튜닝함으로써 댐핑력을 추가적으로 더 보상한다.
도 2 를 참조하면, 댐핑 보상부(20)는 게인 조절부(21) 및 게인 튜닝부(22)를 포함한다.
게인 조절부(21)는 차속에 따라 기 설정된 차속 게인(α)을 검출한다. 게인 조절부(21)의 차속 게인은 사전에 설정되며, 차량의 특성에 따른 설정 차속에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 통상적으로, 차량 주행시 바퀴의 균형불량 또는 디스크 휠의 편심이나 변형 등으로 인해 핸들에 발생되는 진동(Shimmy)현상, 및 기구분의 유격이나 비틀어짐 등에 따라 발생하는 고유 진동은, 차량의 특성, 예를 들어 차량의 종류나 크기 및 기구적 구조에 따라 서로 상이하게 나타나고, 또한 해당 차량의 특성에 따른 특정 차속에 따라 상이하게 나타날 수 있다. 따라서, 차속 게인은 차량 특성 또는 특정 차속을 고려하여, 차량의 특성에 따른 설정 차속에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
게인 튜닝부(22)는 게인 조절부(21)에 의해 검출된 차속 게인(α)을 댐핑부(10)로부터 출력된 댐핑력의 댐핑 게인에 추가적으로 더 반영하여 댐핑 게인(β)을 새롭게 조절하고, 이 댐핑 게인(β)을 이용하여 댐핑력을 보상한다.
따라서, 차속에 따라 다양하게 발생될 수 있는 진동을 고려하여 기존의 댐핑 게인을 추가적으로 더 보상함으로써, 진동저감효과를 향상시킬 수 있다.
고유 진동주파수 검출부(30)는 조타 조건에 따라 대역폭을 가변 제어하여 모터 전류(미도시)로부터 진동현상을 유발시키는 고유 진동주파수를 검출한다.
도 3 을 참조하면, 고유 진동주파수 검출부(30)는 고유 진동주파수 튜닝부(31), 대역폭 조절부(33), 위상 제어부(32) 및 필터부(34)를 포함한다.
고유 진동주파수 튜닝부(31)는 고유 진동주파수를 차속에 따라 검출한다.
통상적으로, 차량별로 그 차속에 따라 고유 진동주파수가 변하게 된다. 이에 고유 진동주파수 튜닝부(31)는 해당 차량의 차속별로 고유 진동주파수를 사전에 저장하고, 입력된 차속에 따라 해당 고유 진동주파수를 검출함으로써, 차속별로 그 고유 진동주파수를 효과적으로 추출할 수 있도록 한다. 이와 같이 고유 진동주파수는 차량의 종류에 따라 서로 다르게 설정되는 바, 차량별로 그 속도에 따라 정확하게 검출되게 된다.
위상 제어부(32)는 모터전류와 MDPS의 출력, 즉 어시스트 토크 간의 위상차를 보상한다. 위상 제어부(32)는 위상 변위 검출부(321) 및 위상 변위 보상부(322)를 포함한다.
통상적으로, 모터전류의 위상과 MDPS의 출력 간 위상은 차량 부하 대비 MDPS의 출력, 또는 모터전류 대비 MDPS의 출력의 비율에 따라 서로 상이하게 된다. 모터전류의 위상과 MDPS 출력의 위상이 상이하게 되면, 진동저감 효과가 저하될 수 있다. 그러므로, 진동저감을 보다 더 효과적으로 제어하기 위해서는, 모터전류의 고유 진동주파수 및 그 위상은 실제 MDPS 기구 딜레이가 고려된 MDPS의 출력과 정확하게 180도 만큼 반대여야 한다.
위상 변위 검출부(321)는 컬럼토크에 대한 부스트 게인의 비율에 따라 모터전류의 위상을 조절함으로써, 기구적 시스템 부하에 따른 기구적 동작 지연을 고려한 진동보상출력을 생성하도록 한다.
통상적으로, 모터 등의 기구적 시스템의 응답속도는 부스트 게인이 상대적으로 클 경우 상대적으로 빠르게 나타나지만, 부스트 게인이 상대적으로 작을 경우에는 상대적으로 느리게 나타난다. 따라서, 부스트 게인이 상대적으로 작을 경우, 모터전류는 모터 등의 기구적 시스템의 딜레이를 발생시키는 위상만큼 보상되어야 한다.
예를 들어 부스트 커브가 가파를 경우 입력된 컬럼토크 대비 어시스트 출력이 높을 경우에는 시스템 동작 지연이 크게 발생하지 않게 된다. 그러나, 차속이 높아질수록 운전자의 안정성을 확보하기 위해 조향감을 보다 더 단단하게 설정해 주어야 하므로, 차속이 높아질수록 부스트 커브는 낮게 설정된다. 이로 인해 운전자가 조타시 충분한 어시스트가 되지 않아 기구적 비틀림이 심하게 되고 기구적 시스템 동작 지연이 발생할 수 있다. 이를 고려하여 부스트 커브의 기울기에 따라 모터 전류의 위상을 조절하여 실제 진동이 발생하는 위상 타이밍과 일치하는 진동보상출력을 생성한다. .위상 조절을 위한 위상 변위 검출부(321)로는 Lead-Lag 필터나 로우 패스 필터(Low Pass Filter), 또는 하이 패스 필터(High Pass Filter) 등이 채용될 수 있다.
상기한 딜레이만큼의 위상을 보상하기 위해, 위상 변위 검출부(321)는 컬럼토크에 대한 부스트 게인의 기울기를 검출하고, 이 부스트 게인의 기울기를 토대로 모터전류와 MDPS 출력 간의 위상 변위를 검출한 후, 검출된 위상 변위를 위상 변위 보상부(322)에 입력한다.
위상 변위 보상부(322)는 위상 변위 검출부(321)에 의해 검출된 위상 변위에 따라 모터 전류의 위상을 보상하여 노이즈 저감 효과가 보다 향상될 수 있도록 한다.
대역폭 조절부(33)는 컬럼속도에 따라 대역폭을 가변시킨다.
컬럼속도가 상대적으로 빨라지면 상대적으로 노이즈가 많아지고 컬럼속도가 상대적으로 작아지면 노이즈가 작아지게 된다. 이에, 대역폭 조절부(33)는 컬럼속도에 따라 대역폭을 조절함으로써, 필터부(34)의 대역폭을 조절할 수 있도록 한다.
필터부(34)는 위상 제어부(32)의 출력을 고유 진동주파수 튜닝부(31)와 대역폭 조절부(33)의 출력에 따라 필터링한다.
이 경우 필터부(34)는 상기한 바와 같이 대역폭 조절부(33)에 의해 대역폭이 조절되는데, 중심주파수만을 컬럼속도에 따라 조절함으로써, 컬럼속도에 따라 고유 진동주파수를 서로 다르게 추출할 수 있다. 즉, 컬럼속도가 빠를 때 고유주파수와 근접한 노이즈들이 더 크게 증폭되므로, 필터부(34)는 저속 조타시에는 대역폭을 좁게 하고, 고속 조타시는 대역폭을 넓게 하여 고유 진동주파수를 효과적으로 추출한다.
게다가, 필터부(34)는 고유 진동주파수 튜닝부(31)에 의해 차속에 따라 검출된 고유 진동주파수를 검출함으로써, 고유 진동주파수를 더욱 효과적으로 검출할 수 있게 된다.
디커플링부(40)는 컬럼속도 또는 컬럼토크에 따라 고유 진동주파수 검출부(30)의 출력을 제한하는 것으로써, 제1 디커플링 게인 조절부(41) 및 제2 디커플링 게인 조절부(42)를 포함한다.
제1 디커플링 게인 조절부(41)는 컬럼속도가 기 설정된 컬럼속도 설정값 이상이면 디커플링 게인을 감소시켜 고유 진동주파수 검출부(30)의 출력을 제한한다. 이는 컬럼속도가 상대적으로 매우 높은 경우에는 운전자가 진동을 느끼지 못하게 되므로 해당 진동에 따른 진동보상을 제한할 필요가 없기 때문이다.
제2 디커플링 게인 조절부(42)는 컬럼토크에 따른 MDPS 출력이 기 설정된 출력 설정값 이상이면 디커플링 게인을 감소시켜 고유 진동주파수 검출부(30)의 출력을 제한한다. 이는 MDPS 출력이 상대적으로 매우 높은 경우에는 운전자가 진동을 느끼지 못하게 되므로 해당 진동에 따른 진동보상을 제한할 필요가 없기 때문이다.
보상 출력부(50)는 고유 진동주파수 검출부(30)의 출력에 따라 진동에 대한 역보상을 수행함과 더불어 댐핑 보상부(20)에 의해 보상된 댐핑 게인을 추가 반영하여 댐핑값을 보상한다.
즉, 보상 출력부(50)는 고유 진동주파수 검출부(30)에 의해 검출된 고유 진동주파수, 즉 진동의 크기에 게인 조절부(21)에 의해 차속에 따라 설정된 차속 게인(α)을 반영하여 진동을 보상하고, 이를 댐핑 보상부(20)의 출력에 추가함으로써, 진동이 보상된 댐핑값이 출력되도록 한다.
이 경우, 보상 출력부(50)는 MDPS의 최대 출력에 대해 차속 게인(α)의 비율만큼을 고려하여 진동저감효과 부족분에 대한 추가적인 댐핑 게인(β)을 산출하여 이를 토대로 댐핑력을 보상한다. 여기서, 댐핑 게인(β)은 각 차속의 차속게인(α)에 대하여 비례하게 증가되거나, 또는 룩업테이블 형식으로 되어 각 차속에 따라 댐핑값을 튜닝할 수 있다.
또한, 보상 출력부(50)는 제1 디커플링 게인 조절부(41) 또는 제2 디커플링 게인 조절부(42)로부터 디커플링 게인이 입력되면, 이 디커플링 게인을 반영하여 고유 진동주파수 검출부(30)의 출력을 제한한다. 즉, 컬럼속도가 기 설정된 컬럼속도 설정값 이상이거나 컬럼토크에 따른 MDPS 출력이 기 설정된 출력 설정값 이상일 경우, 보상 출력부(50)는 고유 진동주파수 검출부(30)의 출력에 디커플링 게인을 반영하여 고유 진동주파수 검출부(30)의 출력을 제한한다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 방법을 도 5 를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 방법을 도시한 순서도이다.
도 5 를 참조하면, 먼저 댐핑부(10)는 컬럼속도 또는 모터속도, 및 컬럼토크를 이용하여 차속에 따라 전동식 동력 조향장치의 댐핑력을 산출한다(S10). 이 경우, 댐핑부(10)는 컬럼속도 또는 모터속도, 및 컬럼토크를 토대로 게인을 조절하여 차량 운행 시 각 조건에 적합한 댐핑력을 산출한다.
댐핑부(10)에 의해 댐핑력이 산출됨에 따라, 댐핑 보상부(20)는 댐핑부(10)의 댐핑값을 차속에 따라 추가적으로 보상한다(S20).
이 경우, 게인 조절부(21)는 차속에 따라 기 설정된 차속 게인(α)을 검출하며, 게인 튜닝부(22)는 게인 조절부(21)에 의해 검출된 차속 게인(α)을 댐핑부(10)로부터 출력된 댐핑력의 댐핑 게인에 추가적으로 더 반영하여 댐핑 게인(β)을 새롭게 조절하고, 이 댐핑 게인(β)을 이용하여 댐핑력을 보상한다.
한편, 고유 진동주파수 검출부(30)는 조타 조건에 따라 대역폭을 가변 제어하여 모터 전류(미도시)로부터 진동현상을 유발시키는 고유 진동주파수를 검출한다(S30).
이 경우, 고유 진동주파수 튜닝부(31)는 고유 진동주파수를 차속에 따라 검출하고, 위상 제어부(32)는 모터전류와 MDPS의 출력, 즉 어시스트 토크 간의 위상차를 보상하며, 대역폭 조절부(33)는 컬럼속도에 따라 대역폭을 가변시킨다. 또한, 필터부(34)는 위상 제어부(32)의 출력을 고유 진동주파수 튜닝부(31)와 대역폭 조절부(33)의 출력에 따라 필터링하고, 고유 진동주파수 튜닝부(31)에 의해 차속에 따라 검출된 고유 진동주파수를 검출함으로써, 고유 진동주파수를 더욱 효과적으로 검출할 수 있게 된다.
상기한 바와 같이 고유 진동주파수 검출부(30)에 의해 고유 진동주파수가 검출됨에 따라, 디커플링부(40)는 컬럼속도 또는 컬럼토크에 따라 고유 진동주파수 검출부(30)의 출력을 제한한다(S40).
이 경우, 제1 디커플링 게인 조절부(41)는 컬럼속도가 기 설정된 컬럼속도 설정값 이상이면 디커플링 게인을 감소시키며, 제2 디커플링 게인 조절부(42)는 컬럼토크에 따른 MDPS 출력이 기 설정된 출력 설정값 이상이면 디커플링 게인을 감소시킨다.
이어, 보상 출력부(50)는 고유 진동주파수 검출부(30)의 출력에 따라 진동에 대한 역보상을 수행함과 더불어 댐핑 보상부(20)에 의해 보상된 댐핑 게인을 추가 반영하여 댐핑값을 보상한다(S50).
즉, 보상 출력부(50)는 고유 진동주파수 검출부(30)에 의해 검출된 고유 진동주파수, 즉 진동의 크기에 게인 조절부(21)에 의해 차속에 따라 설정된 차속 게인(α)을 반영하여 진동을 보상하고, 이를 댐핑 보상부(20)의 출력에 추가하며, MDPS의 최대 출력에 대해 차속 게인(α)의 비율만큼을 고려하여 진동저감효과 부족분에 대한 추가적인 댐핑 게인(β)을 산출하여 이를 토대로 댐핑력을 보상한다.
또한, 보상 출력부(50)는 컬럼속도가 기 설정된 컬럼속도 설정값 이상이거나 컬럼토크에 따른 MDPS 출력이 기 설정된 출력 설정값 이상일 경우, 보상 출력부(50)는 고유 진동주파수 검출부(30)의 출력에 디커플링 게인을 반영하여 고유 진동주파수 검출부(30)의 출력을 제한한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조항쟝치의 진동 저감 장치 및 방법은 진동현상을 유발시키는 고유 진동주파수를 추출하고 이 고유 진동주파수를 바탕으로 전동식 동력 조향장치의 출력을 역보상함으로써, 차량 주행시 바퀴의 균형불량 또는 디스크 휠의 편심이나 변형 등으로 인해 핸들에 발생하는 진동(Shimmy)현상, 및 기구분의 유격이나 비틀어짐 등에 따라 발생하는 고유 진동을 저감시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10: 댐핑부
20: 댐핑 보상부
21: 게인 조절부
22: 게인 튜닝부
30: 고유 진동주파수 검출부
31: 고유 진동주파수 튜닝부
32: 위상 제어부
321: 위상 변위 검출부
322: 위상 변위 보상부
33: 대역폭 조절부
34: 필터부
40: 디커플링부
41: 제1 디커플링 게인 조절부
42: 제2 디커플링 게인 조절부
50: 보상 출력부

Claims (20)

  1. 조타 조건에 따라 대역폭을 가변 제어하여 모터 전류로부터 고유 진동주파수를 검출하는 고유 진동주파수 검출부;
    댐핑부로부터 출력된 댐핑값을 차속에 따라 추가적으로 보상하는 댐핑 보상부; 및
    상기 고유 진동주파수 검출부로부터 출력된 고유 진동주파수에 따라 MDPS의 출력을 역보상하여 상기 댐핑 보상부의 출력에 추가하는 보상 출력부를 포함하고,
    상기 댐핑 보상부는 차속에 따라 기 설정된 차속 게인을 검출하는 게인 조절부; 및 상기 게인 조절부로부터 출력된 상기 차속 게인을 상기 댐핑부의 출력에 추가적으로 더 반영하여 댐핑 게인을 튜닝하고, 튜닝된 상기 댐핑 게인으로 상기 댐핑부의 출력을 보상하는 게인 튜닝부를 포함하며,
    상기 차속 게인은 차량의 특성에 따른 설정 차속에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 고유 진동주파수 검출부는
    고유 진동주파수를 차속에 따라 검출하는 고유 진동주파수 튜닝부;
    컬럼속도에 따라 대역폭을 가변시키는 대역폭 조절부;
    모터전류와 MDPS의 출력 간의 위상차를 보상하는 위상 제어부; 및
    상기 위상 제어부의 출력을 상기 고유 진동주파수 튜닝부와 상기 대역폭 조절부의 출력에 따라 필터링하는 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 고유 진동주파수 검출부에 의해 검출되는 고유 진동주파수는 차량의 종류에 따라 서로 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 위상 제어부는
    모터전류와 MDPS의 출력 간의 위상 변위를 검출하는 위상 변위 검출부; 및
    상기 위상 변위 검출부에 의해 검출된 위상 변위에 따라 모터 전류의 위상을 보상하는 위상 변위 보상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 위상 변위 검출부는 컬럼토크에 대한 부스트 게인의 비율에 따라 모터전류의 위상을 조절하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 고유 진동주파수 검출부의 출력을 제한하는 디커플링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 디커플링부는
    컬럼속도가 기 설정된 컬럼속도 설정값 이상이면 상기 고유 진동주파수 검출부의 출력을 제한하는 제1 디커플링 게인 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 디커플링부는
    컬럼토크에 따른 MDPS 출력이 기 설정된 출력 설정값 이상이면 상기 고유 진동주파수 검출부의 출력을 제한하는 제2 디커플링 게인 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 장치.
  11. 고유 진동주파수 검출부가 조타 조건에 따라 대역폭을 가변 제어하여 모터 전류로부터 고유 진동주파수를 검출하는 단계;
    댐핑 보상부가 댐핑부로부터 출력된 댐핑값을 차속에 따라 추가적으로 보상하는 단계; 및
    보상 출력부가 상기 고유 진동주파수 검출부로부터 출력된 고유 진동주파수에 따라 MDPS의 출력을 역보상하여 상기 댐핑 보상부에 출력에 추가하는 단계를 포함하고,
    상기 댐핑 보상부가 댐핑부로부터 출력된 댐핑값을 차속에 따라 추가적으로 보상하는 단계에서, 게인 조절부는 차속에 따라 기 설정된 차속 게인을 검출하며, 게인 튜닝부는 상기 게인 조절부로부터 출력된 상기 차속 게인을 상기 댐핑부의 출력에 추가적으로 더 반영하여 댐핑 게인을 튜닝하고, 튜닝된 상기 댐핑 게인으로 상기 댐핑부의 출력을 보상하며,
    상기 차속 게인은 차량의 특성에 따른 설정 차속에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 고유 진동주파수 검출부가 조타 조건에 따라 대역폭을 가변 제어하여 모터 전류로부터 고유 진동주파수를 검출하는 단계에서,
    고유 진동주파수 튜닝부는 고유 진동주파수를 차속에 따라 검출하고, 대역폭 조절부는 컬럼속도에 따라 대역폭을 가변시키며, 위상 제어부는 모터전류와 MDPS의 출력 간의 위상차를 보상하며, 필터부가 상기 위상 제어부의 출력을 상기 고유 진동주파수 튜닝부와 상기 대역폭 조절부의 출력에 따라 필터링하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 진동주파수 검출부에 의해 검출되는 고유 진동주파수는 차량의 종류에 따라 서로 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 위상 제어부는
    모터전류와 MDPS의 출력 간의 위상 변위를 검출하고, 검출된 위상 변위에 따라 모터 전류의 위상을 보상하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 위상 제어부는 컬럼토크에 대한 부스트 게인의 비율에 따라 모터전류의 위상을 조절하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 방법.
  18. 제 11 항에 있어서, 디커플링부가 상기 고유 진동주파수 검출부의 출력을 제한하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 디커플링부가 상기 고유 진동주파수 검출부의 출력을 제한하는 단계에서,
    상기 디커플링부는 컬럼속도가 기 설정된 컬럼속도 설정값 이상이면 상기 고유 진동주파수 검출부의 출력을 제한하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 방법.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 디커플링부가 상기 고유 진동주파수 검출부의 출력을 제한하는 단계에서,
    상기 디커플링부는 컬럼토크에 따른 MDPS 출력이 기 설정된 출력 설정값 이상이면 상기 고유 진동주파수 검출부의 출력을 제한하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치의 진동 저감 방법.
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