KR20070105327A - 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치 - Google Patents

전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치 Download PDF

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KR20070105327A
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히데유키 고바야시
도루 사카구치
슈지 엔도
아쓰시 고지마
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닛본 세이고 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은, 토크 신호에 기초하여 조향 보조 지령값을 산출하는 조향 보조 지령값 산출부와, 상기 조향 보조 지령값에 기초하여 전압 지령값을 산출하고, 모터를 제어하는 전류 제어 구동부로 이루어지며, 어시스트 힘을 조향계에 부여하도록 되어 있는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치이며, 상기 모터의 각속도 및 각가속도, 상기 조향 보조 지령값 및 토크 신호를 입력하여 셀프 얼라이닝 토크를 구하는 셀프 얼라이닝 토크 측정부를 설치하고, 상기 셀프 얼라이닝 토크 측정부에서 구한 셀프 얼라이닝 토크를 피드백부를 통해 상기 조향 보조 지령값에 피드백한다.
토크, 셀프 얼라이닝, 조향, 보조 지령, 산출부, 조향계, 스티어링, 각속도, 각가속도, 피드백

Description

전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치{ELECTRIC POWER STEERING DEVICE CONTROLLER}
본 발명은 자동차나 차량의 조향계에 모터에 의한 조향 보조력을 부여하도록 한 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치에 관한 것이며, 특히 고주파수 영역에서 노면 정보 및 외란(disturbuance) 등의 신호 처리를 행함으로써 튜닝하기 쉽고, 안전하고 쾌적한 조향 성능을 얻을 수 있는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치에 관한 것이다. 또, 본 발명은 핸들의 회전(turning)과 복귀(returning) 방향에 기초하여 셀프 얼라이닝 토크(SAT; self-aligning torque)를 보상한 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치에 관한 것이다.
자동차나 차량의 스티어링 장치를 모터의 회전력으로 보조 부하 가압하는 전동 파워 스티어링 장치는, 모터의 구동력을, 감속기를 통하여 기어 또는 벨트 등의 전달 기구에 의해, 스티어링 샤프트(steering shaft) 또는 랙 축(rack shaft)에 보조 부하 가압하도록 되어 있다. 이와 같은 종래의 전동 파워 스티어링 장치는, 어시스트 토크(assist torque)(조향 보조 토크)를 정확하게 발생시키기 위해, 모터 전류의 피드백 제어를 행하고 있다. 피드백 제어는, 전류 지령값과 모터 전류 검출값의 차이가 작아지도록 모터 인가 전압을 조정하는 것이며, 모터 인가 전압의 조정은, 일반적으로 펄스폭 변조(PWM; pulse width modulation) 제어의 듀티비(duty rate)의 조정으로 행하고 있다.
여기에서, 전동 파워 스티어링 장치의 일반적인 구성을 도 1에 나타내고 설명하면, 조향 핸들(1)의 축(2)은 감속 기어(3), 유니버설 조인트(4a, 4b), 피니언 랙 기구(5)를 거쳐 조향 차륜의 타이 로드(6)에 연결되어 있다. 축(2)에는, 조향핸들(1)의 조향 토크를 검출하는 토크 센서(10)가 설치되어 있고, 조향 핸들(1)의 조향력을 보조하는 모터(20)가 감속 기어(3)를 통하여 축(2)에 연결되어 있다. 파워 스티어링 장치를 제어하는 컨트롤 유닛(100)에는, 배터리(14)로부터 이그니션 키(ignition key)(11)를 거쳐 전력이 공급되고, 컨트롤 유닛(100)은, 토크 센서(10)에서 검출된 조향 토크 신호(Tr)와, 차속 센서(12)에서 검출된 차속 신호(Vel)에 기초하여 어시스트 지령의 조향 보조 지령값(I)의 연산을 행하고, 연산된 조향 보조 지령값(I)에 기초하여 모터(20)에 공급하는 전류를 제어한다.
이와 같은 전동 파워 스티어링 장치에 있어서, 종래에는, 예를 들면 일본국 특개평 8-290778호 공보에 나타낸 바와 같이, 컨트롤 유닛(100) 내의 로버스트 안정화 보상기(robust stabilizing compensator)에 의해, 시스템의 안정성과 노면 정보 및 외란 정보의 감도 특성이 동시에 설계되도록 되어 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 제어 장치에서는, 스티어링 중립점 부근의 조향시의 반력이 작으므로, 마찰의 영향에 의해, 노면 정보를 드라이버에게 정확하게 전달하는 것이 곤란하다. 또, 종래의 전동 파워 스티어링 장치에서는, 조향각과 조향력 사이의 히스테리시스(hysteresis) 특성을, 유압식 파워 스티어링과 같은 수준 의 특성으로 하는 것이 곤란하다.
이와 같은 문제를 해결하는 장치로서, 일본국 특개 2002-369565호 공보에 개시되어 있는 장치가 있다.
일본국 특개 2002-369565호 공보에 개시되어 있는 장치의 개략을, 도 1에 대응시킨 도 2에 나타내고 설명한다. 스티어링 장치의 보조 조향력을 발생하는 모터(20)는 모터 구동부(21)에 의해 구동되고, 모터 구동부(21)는 2점 쇄선으로 나타낸 컨트롤 유닛(100)으로 제어되고, 컨트롤 유닛(100)에는 토크 센서로부터의 토크 신호(Tr) 및 차속 검출계로부터의 차속 신호(Vel)가 입력된다. 모터(20)에서는, 모터 단자 사이 전압(Vm) 및 모터 전류값(i)이 계측되고 출력된다.
컨트롤 유닛(100)은 토크 신호(Tr)를 사용하여 제어를 행하는 파선으로 나타낸 토크계 제어부(110)와, 모터(20)의 구동에 관련된 제어를 행하는 일점 쇄선으로 나타낸 모터계 제어부(120)로 구성되어 있다. 토크계 제어부(110)는 어시스트량 연산부(111), 미분 제어기(112), 요레이트 수렴성 제어부(113), 로버스트 안정화 보상부(114) 및 셀프 얼라이닝 토크 추정 피드백부(115)로 구성되며, 가산기(116A, 116B), 감산기(116C)를 구비하고 있다. 또, 모터계 제어부(120)는 보상기(121), 외란 추정기(122), 모터 각속도 추정부(123), 모터 각가속도 추정부(미분기)(124) 및 모터 특성 보상부(125)로 구성되며, 가산기(126A, 126B)를 구비하고 있다.
토크 신호(Tr)는 어시스트량 연산부(111), 미분 제어기(112), 요레이트 수렴성 제어부(113) 및 셀프 얼라이닝 토크 추정 피드백부(115)에 입력되고, 모두 차속 신호(Vel)를 파라미터 입력으로 하고 있다. 어시스트량 연산부(111)는 토크 신 호(Tr)에 기초하여 어시스트 토크양을 연산하고, 요레이트 수렴성 제어부(yaw-rate convergence control section)(113)는 토크 신호(Tr) 및 모터 각속도의 추정값(ω)을 입력으로 하고, 차량의 요의 수렴성을 개선하기 위해, 핸들이 흔들리고 도는 동작에 대해서 브레이크를 걸게 되어 있다. 또, 미분 제어기(112)는 스티어링의 중립점 부근의 제어의 응답성을 높여, 매끄럽고 순조로운 조향을 실현하도록 되어 있으며, 셀프 얼라이닝 토크 추정 피드백부(115)는 토크 신호(Tr)와, 어시스트량 연산부(111)의 출력에 미분 제어기(112)의 출력을 가산기(116A)로 가산한 신호와, 모터 각속도 추정부(123)로 추정된 각속도 추정값(ω)과, 모터 각가속도 추정부(124)로부터의 각가속도 추정값(*ω)을 입력하여 셀프 얼라이닝 토크를 추정하고, 추정한 셀프 얼라이닝 토크를 피드백 필터를 사용하여 신호 처리하고, 핸들에 적절한 노면 정보를 반력으로서 부여하도록 되어 있다.
또, 어시스트량 연산부(111)의 출력에 미분 제어기(112)의 출력을 가산기(116A)로 가산한 신호에, 요레이트 수렴성 제어부(113)의 출력을 가산기(116B)로 가산한 신호를 어시스트량(AQ)으로서 로버스트 안정화 보상부(114)에 입력하고 있다. 로버스트 안정화 보상부(114)는, 예를 들면 일본국 특개평 8-290778호 공보에 개시되어 있는 보상부이며, 검출 토크에 포함되는 관성 요소와 스프링 요소로 이루어지는 공진계의 공진 주파수에서의 피크값을 제거하고, 제어계의 응답성과 안정성을 저해하는 공진 주파수의 위상의 어긋남을 보상하는 것이다. 로버스트 안정화 보상부(114)의 출력으로부터 셀프 얼라이닝 토크 추정 피드백부(115)의 출력을 감산기(116C)로 감산함으로써, 노면 정보를 반력으로서 핸들에 전달할 수 있는 어시 스트량(Ia)을 얻을 수 있다.
또한, 모터 각속도 추정부(123)는 모터 단자 사이 전압(Vm) 및 모터 전류값(i)에 기초하여 모터 각속도(ω)를 추정하는 것이며, 모터 각속도(ω)는 모터 각가속도 추정부(124), 요레이트 수렴성 제어부(113) 및 셀프 얼라이닝 토크 추정 피드백부(115)에 입력된다. 모터 각가속도 추정부(124)에서는, 입력된 모터 각속도(ω)에 기초하여 모터 각가속도를 추정하고, 추정된 모터 각가속도(*ω)는 모터 특성 보상부(125)에 입력된다. 모터 특성 보상부(125)의 출력(Ic)에, 로버스트 안정화 보상부(114)의 출력으로부터 셀프 얼라이닝 토크 추정 피드팩부(115)의 출력을 감산한 어시스트량(Ia)이 가산기(126A)에서 가산되고, 그 가산 신호가 전류 지령값(Ir)으로서 미분 보상기 등으로 이루어지는 보상기(121)에 입력된다. 보상기(121)에서 보상된 전류 지령값(Ira)에 외란 추정기(122)의 출력을 가산기(126B)에서 가산한 신호가 모터 구동부(21) 및 외란 추정기(122)에 입력된다. 외란 추정기(122)는 일본국 특개평 8-310417호 공보로 나타낸 바와 같은 장치이며, 모터 출력의 제어 목표인 보상기(121)에서 보상된 전류 지령값(Ira)에 외란 추정기(122)의 출력을 가산한 신호와, 모터 전류값(i)에 기초하여, 제어계의 출력 기준에서의 희망하는 모터 제어 특성을 유지할 수 있고, 제어계의 안정성을 잃지 않도록 하고 있다.
여기에서, 노면으로부터 스티어링까지의 사이에 발생하는 토크의 모습을 도 3에 나타내고 설명한다. 드라이버가 조향 핸들(1)을 조향함으로써 조향 토크(Th)가 발생되고, 상기 조향 토크(Th)에 따라 모터(20)가 어시스트 토크(Tm)를 발생한 다. 그 결과, 차륜이 회전되고, 반력으로서 셀프 얼라이닝 토크가 발생된다. 또한, 그 때, 모터(20)의 관성(J) 및 마찰(정지마찰)(Fr)에 의해 핸들 조향의 저항으로 되는 토크가 생긴다. 이들 힘의 균형을 생각하면, 하기 (1)식과 같은 운동 방정식을 얻을 수 있다.
J·*ω + Fr·sign(ω) + SAT = Tm + Th ‥‥(1)
여기서, 상기 (1)식을 초기값 제로로서 라플라스(laplace) 변환하고, 셀프 얼라이닝 토크(SAT)에 대하여 풀면 하기 (2)식을 얻을 수 있다.
SAT(s) = Tm(s) + Th(s) - J·*ω(s) + Fr·sign(ω(s))‥‥(2)
상기 (2)식으로부터 알 수 있는 바와 같이, 모터(20)의 관성(J) 및 정지마찰(Fr)을 정수로서 미리 구하여 둠으로써, 모터 회전각속도(ω), 회전 각가속도(*ω), 조향 보조력 및 조향 신호로부터 셀프 얼라이닝 토크를 추정할 수 있다. 이와 같은 이유로부터, 셀프 얼라이닝 토크 추정 피드백부(115)에는 토크 신호(Tr), 각속도(ω), 각가속도(*ω), 어시스트량 연산부(111)의 출력이 각각 입력되어 있다.
또, 셀프 얼라이닝 토크 추정 피드백부(115)에서 추정한 셀프 얼라이닝 토크 정보를 그대로 피드백한 경우에는, 스티어링이 너무 무거워지기 때문에, 조향 감각을 향상시킬 수 없다. 그러므로 도 4에 나타낸 바와 같이, 차속 감응 게인(gain)과 주파수 특성을 가지는 피드백 필터(115A)를 사용하여 셀프 얼라이닝 토크의 추정값을 신호 처리하고, 조향 감각을 향상시키기 위해 필요 충분한 정보만을 피드백한다. 여기서 사용되는 피드백 필터는 정특성 게인으로서, 추정한 셀프 얼라이닝 토크의 크기를 필요 충분한 값으로 감소시키는 게인을 가지는 Q 필터(위상 지연)(115B)와, 도 5에 나타낸 같은 차속(vel)에 감응한 게인부(gain section)(115C)를 가지고, 정차나 저속 주행이라는 노면 정보의 중요성이 비교적 낮은 경우에는, 피드백하는 노면 정보를 작게 하고 있다.
전술한 일본국 특개 2002-369565호 공보에 기재된 장치에서는, 셀프 얼라이닝 토크는 전동 파워 스티어링에 대해서 외란으로서 작용하기 위해, 외란 옵저버(observer) 구성으로 셀프 얼라이닝 토크 추정을 행하고 있다. 위상 지연 필터(Q필터)를 피드백에 사용하고 있는 것은, 외란 옵저버에서는 추정된 외란으로서의 셀프 얼라이닝 토크를 발산하지 않게 하기 위해서이다. 그러나, 셀프 얼라이닝 토크 추정값은 당연히 Q 필터(위상 지연)를 통과한 값으로 되어 있어, 스티어링 전달계에 지연을 발생하는 문제가 있다.
전술한 일본국 특개 2002-369565호 공보에 기재된 장치에서는, 또 억제하고 싶은 외란이 존재하는 주파수 대역과, 전하고 싶은 외란이 존재하는 주파수 대역을 양립하도록 셀프 얼라이닝 토크 추정의 피드백을 구성하고 있지만, 억제하고 싶은 외란을 적극적으로 지우는 기능은 없다.
한편, 차량에서는, 통상 제동시 및 정상 주행시에, 탑승객에게 불쾌감을 부여하는 브레이키 저더(Judder)와 시미(Shimmy)가 발생된다. 브레이키 저더는 차량의 제동시에 발생하는 플로어·페달 진동으로, 스티어링 회전 방향으로 진동을 수반하는 경우도 있다. 브레이크 디스크의 DTV(Disk Thickness Variation)에 의해 발생하는 제동 토크 변동이 기진원(起振源)으로, 차륜의 회전의 1차 성분 및 고차 성분을 가진다. 이것이 서스펜션의 전후의 공진 등으로 증폭되어, 차체나 스티어링 시스템에 전달되어, 플로어·페달 진동이나 스티어링 진동으로 된다. 또, 시미는 차량 주행시에 스티어링 회전 방향으로 발생되는 진동이며, 타이어·휠 등의 회전 부분의 언발란스나 논유니포미티(non-uniformity)가 기진원으로 되고, 서스펜션 공진으로 증폭되어, 스티어링 시스템을 통하여 스티어링 회전 방향의 진동으로 된다.
이와 같은 브레이키 저더나 시미에 대하여 일본국 특개 2002-369565호 공보의 장치에서는 어떠한 고려도 하지 않았고, 또한, 일본국 특개 2002-145075나 일본국 특개 2002-161969에서는 브레이키 저더나 시미의 진동을 감쇠시키는 장치를 개시하고 있지만, 모두 기계적 대응이며, 비용이 상승되는 동시에, 차속 감응이라는 치밀한 억제를 할 수 없다는 문제가 있다.
또한, 스티어링계의 관성이나 마찰이 큰 경우는 브레이키 저더에 의한 진동은 스티어링·휠까지 전해지지 않지만, 양호한 조향감(feeling)이나 차량 안정성를 위해서는, 스티어링계의 관성이나 마찰은 매우 작은 것이 바람직하다.
한편, 컨트롤 유닛(100)은 도 6과 같이 나타낼 수 있고, 도 6을 참조하여 컨트롤 유닛(30)의 기능 및 동작을 설명한다. 토크 센서(10)에서 검출되어 입력되는 조향 토크값(T) 및 차속 센서(12)로부터의 차속(V)은, 전류 지령값(Iref)을 연산하는 전류 지령값 연산부(31)에 입력된다. 전류 지령값 연산부(31)는, 입력된 조향 토크값(T) 및 차속(V)에 기초하여 모터(20)에 공급하는 전류의 제어 목표값인 전류 지령값(Iref)을 결정한다. 전류 지령값(Iref)은 감산기(32)에 입력되고, 피드백되 어 있는 모터 전류값(Im)과의 편차(I(Iref-Im))가 연산되고, 상기 편차가 조향 동작의 특성 개선을 위한 PI 제어부(33)에 입력된다. PI 제어부(33)에서 특성 개선된 조향 보조 지령값(Vref)이 PWM 제어부(34)에 입력되고, 또한 구동부로서의 인버터(35)를 통하여 모터(20)가 PWM 구동된다. 모터(20)의 전류값(Im)은 모터 전류 검출기(36)에서 검출되어, 감산기(32)에 피드백된다. 인버터(35)는 구동 소자로서 FET가 사용되고, FET의 브리지 회로로 구성되어 있다.
이와 같은 전동 파워 스티어링 장치는 셀프 얼라이닝 토크 기능을 가진다. 즉, 회전한 후에 직진 상태에 돌아오는 과정에서, 드라이버가 핸들을 회전시키는 힘을 느슨하게 하거나 영(이른바, 손을 놓은 상태)으로 하면, 차륜은 자동적으로 중립 위치 방향으로 돌아오려고 한다. 이 중립 위치 방향으로 돌아오려고 하는 셀프 얼라이닝 토크는, 차속이 클수록 크다. 이때, 전동 파워 스티어링 장치에 있어서는, 먼저 차륜이, 예를 들면 우측으로 회전하고 있는 경우라면, 셀프 얼라이닝 토크 기능에 의해 차륜은 중립 위치 방향(좌측 방향)으로 움직인다. 그리고, 드라이버가 핸들을 회전시키는 힘은 영(zero)이므로, 조향 토크도 본래는 영이다. 따라서, 토크 센서에 의해 검출되는 조향 토크값도 영이 되어, 모터는 통전 되지 않고, 조향 보조력을 발생하지 않고, 스티어링 장치에 접속된 좌측 방향으로 회전된다. 물론, 핸들도 좌측으로 회전된다.
그러나, 종래의 전동 파워 스티어링 장치에 있어서는, 모터의 로터나 차량 및 스티어링계의 프릭션(friction)에 상당하는 마찰력 등에 의해, 저속 주행시에 회전한 후의 핸들의 복귀가 나쁘고, 또 고속 주행시에 핸들의 복귀감이나 프릭션감 등의 온 센터감(on-center feeling)이 나쁘다는 문제점이 있었다. 즉, 저속으로 드라이버가 핸들을 회전시켜 회전한 후에 직진 상태로 돌아오는 과정에서, 메뉴얼 스티어링 장치나 유압 파워 스티어링 장치에 비해 복귀가 나쁘고, 심한 경우에는, 드라이버가 핸들을 직진 방향으로 다시 회전할 필요가 있었다. 또, 고속에서의 차선 변경이나 방향 수정을 위해 회전한 후에 직진으로 돌아오는 과정(특히, 손을 놓은 상태에서 돌아오는 과정)에서, 셀프 얼라이닝 기능에 의해 차륜이 중립 위치 방향으로 돌아오려고 할 때에도, 한가운데(중립 위치)까지 복귀하지 못하고, 심한 경우에는 드라이버가 핸들을 직진 방향으로 다시 회전할 필요가 있었다.
이와 같은 문제를 해소하는 방법으로서 프릭션을 보정 또는 제거하는 핸들 복귀 보정부로서 노면 반력 토크 검출기를 사용하고, 상기 노면 반력 토크 검출기로서 핸들의 회전 각도를 검출하는 핸들 각 검출기를 가지고, 핸들 각 검출기로부터 출력되는 핸들 각 신호에 기초하여 핸들 반환 보정량을 구하고, 또한 상기 보정량을, 핸들 및 스티어링계의 회전 또는 운동 방향에 의한 프릭션의 언발란스를 조정할 수 있도록 함으로써, 핸들 복귀 특성의 좌우 차이를 해소하도록 구성한 것이 제안되어 있다.
마찬가지로, 프릭션을 보정 또는 제거하는 핸들 복귀 보정부로서의 노면 반력 토크 검출기를 노면 반력 토크 추정 수단으로 구성하고, 상기 노면 반력 토크 추정 수단에 의해, 조향 토크 검출기의 출력에, 모터의 전류를 검출하는 전류 검출기의 출력으로부터 연산되는 스티어링축 환산의 모터 토크를 가산하는 동시에, 스티어링축 환산의 모터 관성 토크를 감산하여 얻어지는 값에, 로우 패스 필터(low pass filter) 또는 지연 필터 처리를 가해 노면 반력 토크 추정 신호를 생성하고, 상기 노면 반력 토크 추정 신호에 기초하여 핸들 반환 보정량을 구하고, 또한 상기 보정량을 핸들 및 스티어링계의 회전 또는 운동 방향에 의한 프릭션의 언발란스를 조정할 수 있도록 함으로써, 핸들 복귀 특성의 좌우 차이를 해소하도록 구성한 것도 있다.
이 종래예는, 저 차속에서는, 손을 놓을 시에 핸들의 복귀를 개선하는 효과는 기대할 수 있으나, 차량의 프릭션이 큰 경우에는, 핸들의 회전시에 조향력이 너무 무거워 지는 결점이 있었다. 일반적으로, 커브에서의 선회 중의 핸들 회전시에 파워 어시스트가 없을 때의 메뉴얼 조향력은, 노면으로부터의 반력에 조향계의 프릭션을 가산한 값으로 되고, 노면 반력으로부터 프릭션분만큼 더 무거워지고, 역으로 핸들 복귀시에는, 노면 반력으로부터 조향계의 프릭션을 감산한 값으로 되고, 노면 반력으로부터 프릭션분만큼 가벼워지고, 이것이 핸들 복귀를 악화시키는 주원인으로 되어 있다. 그러므로, 특히 차량 및 스티어링계의 프릭션의 값이 큰 자동차에서는, 프릭션을 극복하여 핸들을 되돌리기 위한 핸들 반환 보정량이 커지는 경향이 있어, 회전과 복귀시에 보정을 노면 반력에 기초하여 동일 계수로 실시하면, 특히 대 조향각으로부터의 양호한 핸들 복귀를 요구하는 저속 주행시에 있어서의 커브에서의 선회시의 핸들 복귀와 회전시에 너무 무거워져 큰 언발란스가 생기는 결점이 있었다.
이와 같은 문제를 해결하는 것으로서, 일본국 특개 2002-29441호 공보에 나타내는 전동식 스티어링 장치의 제어 장치가 있다. 상기 제어 장치는, 핸들로부터 차륜까지의 조향 토크 전달 기구 중에 끼워 넣어지고, 드라이버에게 의한 조향 토크를 보조하는 토크를 발생하는 전동 모터를 구비한 전동 파워 스티어링 장치이며, 모터의 로터의 프릭션이나 차량 및 스티어링계의 프릭션을 보정하는 핸들 복귀 보정부와, 핸들의 회전과 복귀를 판별하는 조향 상태 판별 보상부를 구비하고, 핸들 복귀 보정부의 보정량을 핸들의 회전과 복귀 방향에 따라서 상이한 값으로 설정하도록 하고 있다.
그러나, 일본국 특개 2002-29441호 공보에 기재된 것은, 셀프 얼라이닝 토크를 고려한 것이 아니고, 핸들의 저속 회전시의 핸들 복귀의 악화만을 문제로 하고 있다. 그러므로, 차량의 노면 반력이 너무 강해, 핸들이 갑자기 지나치게 복귀되는 경우가 있어, 그 해결이 강하게 요구되고 있었다.
또, 최근에는 전동 파워 스티어링을 장착한 차량의 대형화가 진행되고 있으며, 종래의 소형 차량의 제어에서는 양호한 조향감(특히, 핸들 회전과 복귀, 온 센터시 및 오프 센터시, 또는 유지 조향시의 조향감)을 실현할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 사정으로부터 이루어진 것이며, 본 발명의 목적은, 주파수 영역에서 노면 정보 및 외란 등의 신호 처리를 늦지 않게 행함으로써, 튜닝이 양호하고, 브레이키 저더나 시미의 억제를 도모하여 안전하고 쾌적한 조향 성능을 얻을 수 있는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 다른 목적은, 셀프 얼라이닝 토크(SAT)를 고려함으로써, 핸들 복귀가 나쁜 경우와 복귀가 지나친 경우의 양쪽에 대응 가능하며 고성능인 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 온 센터시 및 오프 센터시에 각각의 적절한 셀프 얼라이닝 토크 보상값 설계를 가능하게 하는 동시에, 유지 조향시의 셀프 얼라이닝 토크 보상값을 제어하도록 한 고성능인 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 토크 센서로부터의 토크 신호에 기초하여 조향 보조 지령값을 산출하는 조향 보조 지령값 산출부와, 상기 조향 보조 지령값에 기초하여 전압 지령값을 산출하는 전류 제어부와, 상기 전압 지령값에 기초하여 모터를 구동하는 모터 구동부로 이루어지고, 상기 모터에 의한 어시스트 힘을 조향계에 부여하도록 되어 있는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치에 관한 것이다. 본 발명의 상기 목적은, 상기 모터의 각속도 및 각가속도, 상기 조향 보조 지령값 및 토크 신호를 입력하여 셀프 얼라이닝 토크의 추정 또는 센서에 의한 측정을 행하는 셀프 얼라이닝 토크 측정부를 설치하고, 상기 셀프 얼라이닝 토크 측정부에서 구한 셀프 얼라이닝 토크를 위상 보상부 및 게인부로 이루어지는 피드백부를 통해 상기 조향 보조 지령값에 피드백함으로써 달성된다.
본 발명은, 토크 센서로부터의 토크 신호에 기초하여 조향 보조 지령값을 산출하는 조향 보조 지령값 산출부와, 상기 조향 보조 지령값에 기초하여 전압 지령값을 산출하는 전류 제어부와, 상기 전압 지령값에 기초하여 모터를 구동하는 모터 구동부로 이루어지고, 상기 모터에 의한 어시스트 힘을 조향계에 부여하도록 되어 있는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치에 관한 것이다. 본 발명의 상기 목적은, 모터 회전각속도, 모터 회전각가속도, 조향 보조력 및 조향 신호를 입력하여 셀프 얼라이닝 토크의 추정 또는 센서에 의한 측정을 행하는 셀프 얼라이닝 토크 피드백부를 설치하고, 상기 셀프 얼라이닝 토크 피드백부에서 구해진 셀프 얼라이닝 토크값을 하이 패스 필터(high pass filter) 및 게인부를 통해 상기 조향 보조 지령값에 가산함으로써 달성된다.
본 발명은, 조향 토크 검출 수단으로부터의 조향 토크값 및 차속에 기초하여 전류 지령값을 연산하는 전류 지령값 연산부와, 모터의 전류값 및 상기 전류 지령값에 기초하여 스티어링 기구에 조향 보조력을 부여하는 상기 모터를 제어하는 모터 구동 제어부를 구비한 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치에 관한 것이다. 본 발명의 목적은, 랙축 반력을 검출하는 검출부와, 핸들의 회전과 복귀를 판정하는 회전·복귀 판정부를 구비하고, 상기 랙축 반력 및 상기 회전·복귀 판정부의 판정 결과에 따라 상기 전류 지령값을 보정함으로써 달성된다.
또한, 본 발명은, 조향 토크 검출 수단으로부터의 조향 토크값 및 차속에 기초하여 전류 지령값을 연산하는 전류 지령값 연산부와, 모터의 전류값 및 상기 전류 지령값에 기초하여 스티어링 기구에 조향 보조력을 부여하는 상기 모터를 제어하는 모터 구동 제어부를 구비한 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치에 관한 것이다. 본 발명의 상기 목적은, 셀프 얼라이닝 토크를 검출 또는 추정하는 셀프 얼라이닝 토크부와, 핸들의 회전과 복귀를 판정하는 회전·복귀 판정부와, 상기 회전·복귀 판정부의 출력에 따라 상기 셀프 얼라이닝 토크를 게인 변화시키는 게인부를 설치하고, 상기 게인부로부터 출력되는 셀프 얼라이닝 토크 보상값을 상기 전류 지령값으로부터 감산함으로써 달성된다.
또, 본 발명은, 조향 토크 검출 수단으로부터의 조향 토크값 및 차속에 기초하여 전류 지령값을 연산하는 전류 지령값 연산부와, 모터의 전류값 및 상기 전류 지령값에 기초하여 스티어링 기구에 조향 보조력을 부여하는 상기 모터를 제어하는 모터 구동 제어부를 구비한 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치에 관한 것이다. 본 발명의 상기 목적은, 셀프 얼라이닝 토크를 검출 또는 추정하는 셀프 얼라이닝 토크부와, 핸들의 회전과 복귀를 판정하는 회전·복귀 판정부와, 상기 회전·복귀 판정부의 출력에 따라 상기 셀프 얼라이닝 토크를 게인 변화시키는 게인부와, 각속도를 함수 변환하는 함수 변환부와, 상기 게인부로부터 출력되는 셀프 얼라이닝 토크 보상값을 상기 함수 변환부로부터 출력되는 각속도 함수와 곱셈하는 곱셈부를 설치하고, 상기 곱셈부의 곱셈 결과를 상기 전류 지령값으로부터 감산함으로써 달성된다.
도 1은 일반적인 스티어링 기구 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 제어 장치의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 3은 노면으로부터 스티어링 핸들까지의 사이에 발생하는 토크의 모습을 나타낸 개략도이다.
도 4는 종래의 피드백부의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 5는 피드백 필터의 특성예를 나타낸 도면이다.
도 6은 컨트롤 유닛의 일례를 나타낸 블록 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예를 나타낸 블록 구성도이다.
도 8은 본 발명에 사용되는 피드백부의 구성예를 나타낸 블록 구성도이다.
도 9는 본 발명에 사용되는 피드백부의 다른 구성예를 나타낸 블록 구성도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예를 나타낸 블록 구성도이다.
도 11은 본 발명에 사용되는 피드백부의 구성예를 나타낸 블록 구성도이다.
도 12는 본 발명에 사용되는 피드백부의 다른 구성예를 나타낸 블록 구성도이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예를 나타낸 블록 구성도이다.
도 14는 본 발명에서의 회전과 복귀의 판정 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 게인부의 게인예를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 제4 실시예를 나타낸 블록 구성도이다.
도 17은 함수 변환부의 특성예를 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 제5 실시예를 나타낸 블록 구성도이다.
도 19는 본 발명의 조향 상태 감응 게인부에서 설정되는 조향 상태 감응 게인의 구체예를 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명의 조향 상태 판정부의 동작예를 설명하기 위한 플로차트이다.
도 21은 본 발명에서의 ω 감응 게인부, 조향 토크 감응 게인부, 조향각 감 응 게인부에서 설정되는 각각의 게인의 구체예를 나타낸 도면이다.
도 22는 본 발명에 관한 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치의 동작예를 설명하기 위한 플로차트이다.
본 발명의 각종 실시예를, 이하에서 도면을 참조하여 설명한다.
셀프 얼라이닝 토크(SAT)는 전동 파워 스티어링에의 외란처럼 보이기 때문에, 외란 옵저버 구성으로 셀프 얼라이닝 토크의 추정 또는 측정을 행한다. 외란 옵저버에서는, 추정 또는 측정된 외란을 피드백 했을 때 발산하지 않게 Q 필터(위상 지연)를 가지고 있지만(예를 들면, 일본국 특개 2002-369565호 공보), 셀프 얼라이닝 토크의 피드백은 셀프 얼라이닝 토크를 외란으로서 제거하는 것이 목적은 아니기 때문에, 외란 옵저버와 전부 동일한 구성으로 할 필요는 없다. 셀프 얼라이닝 토크 피드백은 외란 감도의 설계이다.
본 발명에서는 셀프 얼라이닝 토크 추정값에 위상앞섬 보상을 행하고, 스티어링 전달계의 지연을 보상하도록 하고 있다. 지연되지 않게 셀프 얼라이닝 토크 피드백이 됨으로써 조향력에 선형성이 생기고, 조향감(다이렉트감이나 일체감)이 강성감과 함께 향상된다. 특히, 저마찰로에서의 주행성이 향상된다. 위상앞섬 요소로 지연을 보상할 때, 불필요한 외란이나 노이즈의 영향을 무시할 수 없는 경우에는, 로우 패스 필터를 설치하여 외란이나 노이즈의 영향을 제거한다. 또, 차속(고중저)에서 셀프 얼라이닝 토크의 특성이나 드라이버에게 전달하고 싶지 않은 노면 정보의 특성이 변화되므로, 차속에 따라 피드백 특성을 변화시키고 있다.
이하에서 본 발명의 실시예(제1 실시예)를, 도 2에 대응시켜 도 7에 나타내어 설명한다. 도 2와 동일한 부분에는 동일 부호를 부여하여, 설명을 생략한다.
본 발명에서는, 셀프 얼라이닝 토크 추정부(117)는 토크 신호(Tr), 각속도(ω), 각가속도(*ω) 및 가산기(116A)의 가산 결과(어시스트량 연산 결과)를 입력하여 셀프 얼라이닝 토크를 추정하고, 그 셀프 얼라이닝 토크 추정값(*SAT)을 피드백부(118)를 거쳐 가산기(116C)에 피드백하고 있다. 피드백부(118)의 구성은, 예를 들면 도 8에 나타낸 바와 같이 되어 있다. 즉, 셀프 얼라이닝 토크 추정값(*SAT)을 입력하여 위상앞섬 보상하는 위상앞섬 보상부(phase-lead compensation section)(118-1)와, 외란이나 노이즈를 제거하기 위한 로우 패스 필터(LPF)(118-2)와, 게인(K)을 곱셈하는 게인부(118-3)로 구성되어 있다.
이와 같은 구성에서, 셀프, 얼라이닝 토크 추정부(117)는 토크 신호(Tr), 각속도(ω), 각가속도(*ω) 및 가산기(116A)의 가산 결과를 입력하여 셀프 얼라이닝 토크를 추정하지만, 상기 추정은 전술한 (2)식의 방법에 따른다. 추정된 셀프 얼라이닝 토크 추정값(*SAT)은 피드백부(118)의 위상앞섬 보상부(118-1)에 입력되고, 이로써 스티어링 전달계의 지연이 보상된다.
위상앞섬 보상부(118-1)는, 전달 함수로 표기하면, s를 라플라스(laplace) 연산자로 하여 (T2·s+1)/(T1·s+1)로 된다. 이와 같이 위상앞섬 보상부(118-1)에서 위상 지연의 보상을 행한 셀프 얼라이닝 토크 추정값은 외란이나 노이즈를 제거하는 로우 패스 필터(118-2)에 입력되고, 고중(高中) 주파 성분이 제거된 셀프 얼 라이닝 토크 추정값이 게인부(118-3)에서 게인(K)배 되고, 셀프 얼라이닝 토크 추정값(*SATc)으로서 출력된다. 셀프 얼라이닝 토크 추정값(*SATc)는 가산기(116C)에서 로버스트 안정화 보상부(114)의 출력과 가산되고, 모터계 제어부(120)에 입력된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에서는, 셀프 얼라이닝 토크 추정값(*SAT)에 위상앞섬 보상을 행하여 스티어링 전달계의 지연을 보상하고, 지연되지 않게 셀프 얼라이닝 토크 피드백이 이루어지는 것으로 조향력에 선형성이 생기고, 조향감(다이렉트감이나 일체감)이 향상되는 동시에, 저마찰로에서의 주행성이 향상된다. 또한, 로우 패스 필터(118-2)는 반드시 필요하지 않지만, 위상앞섬 보상부(118-1)에서 지연을 보상할 때에 불필요한 외란이나 노이즈의 영향을 무시할 수 없는 경우에는, 로우 패스 필터(118-2)를 설치함으로써 불필요한 외란이나 노이즈를 제거할 수 있다. 실제로, 드라이버에게 감수시키고 싶지 않은 시미, 플러터(flutter) 등의 노면 정보는 고주파이므로, 로우 패스 필터(118-2)의 설치는 유효하다.
한편, 차량의 저속 주행, 중속 주행 또는 고속 주행시에는 셀프 얼라이닝 토크의 특성이나, 드라이버에게 감수시키고 싶지 않은 노면 정보의 특성이 변화되므로, 차속 신호(Vel)에 따라 특성을 전환되도록 해도 된다. 즉, 차속 감응형의 피드백부를 구성해도 된다.
도 9는 상기 경우의 피드백부(118A)의 구성예를 나타내고, 위상앞섬 보상부(118-1A), 로우 패스 필터(118-2A) 및 게인부(118-3A)가 각각 차속 신호(Vel)를 입력하고, 상기 각 부가 차속에 따라 자동적으로 특성을 변화시키는 차속 감응형으 로 되어 있다. 예를 들면, 중속역에서는 셀프 얼라이닝 토크가 커지므로, 중속역에서는 위상앞섬 보상부(118-1A)의 위상앞섬을 크게 하고, 고속역에서는 불필요한 외란이나 노이즈가 커지므로, 로우 패스 필터(118-2A)의 컷 오프(cut-off) 주파수를 내리도록 한다. 또, 저속역에서는 셀프 얼라이닝 토크 피드백이 그다지 필요하지 않기 때문에, 게인부(118-3A)의 게인(K)을 내린다.
차속 감응형 피드백부(118A)의 경우, 위상앞섬 보상부(118-1A)는 중속용 및 다른 용도의 2종류를 준비하고, 로우 패스 필터(118-2A)는 저속용 및 다른 용도의 2종류를 준비하고, 게인부(118-3A)는 고속용 및 다른 용도의 2 종류를 준비하고, 차속 신호(Vel)의 고중저역을 검출하여 각 부를 전환하는 구성으로 해도 된다.
그리고, 전술한 실시예에서는 셀프 얼라이닝 토크를 셀프 얼라이닝 토크 추정부(117)로 추정하도록 하고 있지만, 센서에 의한 측정으로 셀프 얼라이닝 토크를 구하도록 해도 된다. 또, 게인부(118-3, 118-3A)만을 토크 감응형으로 해도 된다. 이에 의하여도, 쾌적한 조향감을 얻을 수 있다.
본 발명에 의하면, 셀프 얼라이닝 토크의 추정을 행하는 셀프 얼라이닝 토크 추정부 또는 센서에 의한 측정을 행하는 셀프 얼라이닝 토크 측정부를 설치하고, 상기 셀프 얼라이닝 토크 추정부에서 추정된 셀프 얼라이닝 토크 추정값 또는 셀프 얼라이닝 토크 측정부에서 측정된 셀프 얼라이닝 토크값을, 위상앞섬 보상부 및 게인부로 이루어지는 피드백부를 통해 조향 보조 지령값에 피드백하도록 되어 있고, 주파수 영역에서 노면 정보 및 외란 등의 신호 처리를 지연되지 않게 실행할 수 있으므로, 셀프 얼라이닝 토크를 예측하고 있는 것과 동등한 제어를 할 수 있어, 튜 닝하기 쉽고, 안전하고 쾌적한 조향 성능을 얻을 수 있다. 또, 피드백부에 로우 패스 필터를 배치한 경우에는, 불필요한 외란이나 노이즈의 영향을 없앨 수 있다.
또한, 피드백부의 위상앞섬 보상부, 로우 패스 필터 및 게인부를 차속 신호에 감응해 변화되도록 하고 있으므로, 보다 안전하고 쾌적한 조향 성능을 얻을 수 있다. 예를 들면, 중속역에서는 셀프 얼라이닝 토크가 크지 않기 때문에, 중속역에서는 위상앞섬 보상부의 위상앞섬을 크게 하고, 고속역에서는 불필요한 외란이나 노이즈가 커지므로, 로우 패스 필터의 컷 오프 주파수를 내리고, 저속역에서는 셀프 얼라이닝 토크 피드백이 그다지 필요하지 않기 때문에, 게인부의 게인을 내리도록 하고 있으므로, 보다 쾌적한 조향감을 얻을 수 있다.
본 발명에서는 셀프 얼라이닝 토크 추정값에 하이 패스 필터를 끼워 넣고, 외부로부터 입력되는 랙 반력을 추정(셀프 얼라이닝 토크 추정값)하고, 드라이버에게 전달하고 싶지 않은 반력을 제거하도록 모터를 제어하고, 브레이키 저더나 시미의 억제를 도모하도록 하고 있다. 셀프 얼라이닝 토크 추정값을 외란으로서 적극적으로 제거하기 때문에, 조향감이 향상된다. 또, 지연을 보상하기 위해 위상앞섬 요소를 끼워 넣어도 되고, 차속(고중저)에서 셀프 얼라이닝 토크의 특성이나 드라이버에게 전달하고 싶지 않은 노면 정보의 특성이 변화되므로, 차속에 따라 피드백 특성을 변화시켜도 된다.
이하에서 본 발명의 실시예(제2 실시예)를, 도 7에 대응시켜 도 10에 나타내고 설명한다. 도 7과 동일한 부분에는 동일 부호를 부여하여, 설명을 생략한다.
본 발명에서는, 셀프 얼라이닝 토크 추정부(117)로부터의 셀프 얼라이닝 토 크 추정값(*SAT)을 피드백부(119)를 거쳐 가산기(116C)에 가산하고 있다. 피드백부(119)의 구성은, 예를 들면 도 11에 나타낸 바와 같이 되어 있다. 즉, 셀프 얼라이닝 토크 추정값(*SAT)을 입력하여 고주파 성분을 출력하는 차속 감응형의 하이 패스 필터(119-1)와, 게인(G)을 곱셈하는 차속 감응형의 게인부(119-3)로 구성되어 있다. 그리고, 하이 패스 필터(119-1)는, 하이 패스 필터 특성을 포함하는 전달 함수로 구성될 수 있다.
이와 같은 구성에서, 셀프 얼라이닝 토크 추정부(117)는 토크 신호(Tr), 각속도(ω), 각가속도(*ω) 및 가산기(116A)의 가산 결과를 입력하여 셀프 얼라이닝 토크를 추정하지만, 그 추정은 전술한 (2)식의 방법에 따른다. 추정된 셀프 얼라이닝 토크 추정값(*SAT)은 피드백부(119)의 하이 패스 필터(119-1)에 입력되고, 이에 따라, 브레이키 저더나 시미에 관련된 고주파 성분만이 통과되고, 브레이키 저더나 시미의 억제를 행할 수 있다. 고주파 성분만이 통과된 하이 패스 필터(119-1)의 출력은 게인부(119-3)에 입력되어 게인(G)배 되고, 셀프 얼라이닝 토크 추정값(*SATc)으로서 출력된다. 셀프 얼라이닝 토크 추정값(*SATc)은 가산기(116D)에서 로버스트 안정화 보상부(114)의 출력(전류 지령값)과 가산되고, 모터계 제어부(120)에 입력된다.
종래(일본국 특개 2002-369565)에는 외란을 피드백 했을 때 발산하지 않게 Q 필터(위상 지연)를 끼워 넣고, 노면으로부터의 불쾌한 진동을 모터가 증폭하지 않게 되어 있지만, 이것은 불쾌한 진동(브레이키 저더나 시미)을 제거하는 것은 아니다. 그러므로, 본 발명에서는, 반력 추정값으로서의 셀프 얼라이닝 토크 추정 값(*SAT)에 하이 패스 필터(119-1)를 통과시켜, 드라이버에게 전달하고 싶지 않은 반력 성분을 추출하여 전류 지령값에 가산하여 보정한다. 이로써, 드라이버에게 전달하고 싶지 않은 반력 성분을 제거할 수 있다. 셀프 얼라이닝 토크 추정값(*SAT)을 그대로 가산하면 양호하게 저감할 수 없기 때문에, 게인(G)을 곱해 가산하고 있다. 또한, 셀프 얼라이닝 토크 추정값(*SAT)에 위상 보상을 행해도 된다. 또한, 불필요한 외란이나 노이즈의 영향을 무시할 수 없는 경우에는, 로우 패스 필터를 설치함으로써 불필요한 외란이나 노이즈를 제거할 수 있다.
또, 차량의 저속 주행, 중속 주행 또는 고속 주행시에는 셀프 얼라이닝 토크의 특성이나 불쾌한 진동, 드라이버에게 감수시키고 싶지 않은 노면 정보의 특성이 타이어의 회전수(속도)에 따라 변화하기 때문에, 차속 신호(Vel)에 따라 필터 특성이나 게인(G)을 전환하도록 해도 된다. 즉, 차속 감응형의 피드백부를 구성해도 된다. 이 경우, 고속시에는 하이 패스 필터(119-1)의 컷 오프 주파수를 높게 하는 동시에, 게인(G)도 크게 하고, 저속시에는 하이 패스 필터(119-1)의 컷 오프 주파수를 낮게 하는 동시에, 게인(G)도 작게 한다. 이와 같은 액티브(active) 진동 제어는, 제어계를 잘 설계하지 않으면 오히려 진동을 조장한다. 그러므로, 외부의 컨트롤러(예를 들면, ABS 컨트롤러)로부터의 신호를 이용하여, 고속 주행시의 제동 등 진동이 발생하기 쉬운 상황일 때에만 보정을 행하도록 해도 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에서는, 셀프 얼라이닝 토크 추정값(*SAT)에 하이 패스 필터(119-1)를 끼워 넣고, 또한 게인부(119-3)에서 게인 조정하여 셀프 얼라이닝 토크 피드백을 하고 있으므로, 브레이키 저더나 시미를 억제할 수 있다.
도 12는 본 발명에 관한 피드백부(119)의 다른 구성예를 나타내고, 종래와 같은 Q 필터(119-2) 및 게인부(게인 G1)(119-4)로 이루어지는 계(系)와, Q 필터(119-2)의 입출력으로 이루어지는 하이 패스 필터(119-1) 및 게인부(게인 G2)(119-5)로 이루어지는 계가 병렬로 접속되고, 각 계의 출력을 가산기(119-6)에서 가산하여 전류 지령값에 가산한다. 본 예에 의하면, 종래의 저주파의 보정에 의한 효과와 하이 패스 필터(119-1)에 기초하는 효과, 즉 드라이버에게 전달하고 싶지 않은 노면 정보를 억제하고, 드라이버에게 전달하고 싶은 노면 정보를 확보하여, 쾌적한 조향감을 얻을 수 있다.
본 예에 있어서도, Q 필터(119-2), 게인부(119-4, 119-5)를 차속 감응형으로 할 수도 있다.
그리고, 전술한 각 실시예에서는 셀프 얼라이닝 토크를 셀프 얼라이닝 토크 추정부(117)로 추정하도록 하고 있지만, 센서에 의한 측정으로 셀프 얼라이닝 토크를 구하도록 해도 된다.
또, 게인부(119-3, 119-4, 119-5)만 토크 감응형으로 해도 된다. 이로써도, 쾌적한 조향감을 얻을 수 있다.
본 발명에 의하면, 셀프 얼라이닝 토크의 추정을 행하는 셀프 얼라이닝 토크 추정부 또는 센서에 의한 측정을 행하는 셀프 얼라이닝 토크 측정부를 설치하고, 상기 셀프 얼라이닝 토크 추정부에서 추정된 셀프 얼라이닝 토크 추정값 또는 셀프 얼라이닝 토크 측정부에서 측정된 셀프 얼라이닝 토크값을, 하이 패스 필터 및 게인부로 이루어지는 피드백부를 통해 조향 보조 지령값에 가산하도록 되어 있고, 고 주파수 영역에서 노면 정보 및 외란 등의 신호 처리를 실행할 수 있으므로, 브레이키 저더나 시미의 억제를 도모할 수 있어, 튜닝하기 쉽고, 안전하고 쾌적한 조향 성능을 얻을 수 있다.
또, 본 발명의 보정 기능을 사용하면 브레이키 저더나 시미는 물론, 킥백(kickback)과 같은 핸들의 거동도 저감시키고, 쾌적한 조향감을 제공할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예(제3 실시예)를 도 6에 대응시켜 나타내고, 토크 센서로부터의 조향 토크값(T)은 전류 지령값 연산부(31)에 입력되는 동시에, 회전·복귀 판정부(40)에 입력되고, 차속 센서로부터의 차속(V)은 전류 지령값 연산부(31)에 입력되고, 전류 지령값 연산부(31)에서 연산된 전류 지령값(Iref)은 감산기(43)에 입력된다. 또, 회전·복귀 판정부(40)에는, 측정 또는 추정된 각속도(ω)가 입력되고, 회전·복귀 판정부(40)에서 판정된 판정 신호(DS)는 게인부(42)에 입력되고, 셀프 얼라이닝 토크부(41)에서 측정 또는 추정된 셀프 얼라이닝 토크는, 게인부(42)에서 게인(G)배(G·SAT) 되어 감산기(43)에 입력된다. 감산기(43)에서의 감산 결과(Iref-G·SAT)는 전류 지령값(Iref1)으로서 가산기(44)에 입력되고, 특성을 개선하기 위한 보상부(50)로부터의 보상 신호(CM)도 가산기(44)에 입력된다.
보상부(50)는 관성(51) 및 수렴성(52)을 가산기(53)에서 가산하고, 그 가산 결과를 보상 신호(CM)로서 가산기(44)에 입력한다. 가산기(44)에서의 가산 결과(Iref1+CM)는 전류 지령값(Iref2)으로서 감산기(32)에 입력되고, PI 제어부(33), PWM 제어부(34) 및 인버터(35)를 거쳐 모터(20)가 제어된다.
회전·복귀 판정부(40)는, 도 14에 나타낸 바와 같이 조향 토크값(T)과 각속도(ω)의 부호가 동일한 경우에는 회전으로 판정하고, 조향 토크값(T)과 각속도(ω)가 상이한 부호일 경우에는 복귀로 판정하여 2값(회전, 복귀)의 판정 신호(DS)를 출력한다. 또, 일본국 특개 2003-170856에 의해 개시된 바와 같이 조향 토크값(T)의 부호와 조향 토크 변화율의 부호가 동일하고, 또한 조향 토크 변화율의 절대값이 소정값 이상일 때에는 회전으로 판정하고, 조향 토크값(T)의 부호와 조향 토크 변화율의 부호가 상이한 부호이며, 또한 조향 토크 변화율의 절대값이 소정값 이상일 때에는 복귀로 판정하도록 해도 된다. 즉, 각속도(ω)를 사용하지 않고, 조향 토크값(T)만으로 회전과 복귀를 판정할 수 있다.
또, 셀프 얼라이닝 토크의 추정은, 예를 들면 특개 2002-274405에 개시된 바와 같이 모터 회전 신호 및 모터 전류 지령값을 사용하여 외란 옵저버 구성에 의해 행해도 된다.
이와 같은 구성에 있어서, 모터(20)는 전류 지령값 연산부(31)에서 연산된 전류 지령값(Iref)으로 제어되지만, 본 발명에서는 전류 지령값(Iref)에 셀프 얼라이닝 토크(SAT)를 게인부(42)에서 게인(G)배 한 셀프 얼라이닝 토크(G·SAT)를 감산하여 전류 지령값(Iref1)(=Iref-G·SAT)으로 하고, 전류 지령값(Iref1)에 보상 신호(CM)를 가산하여 전류 지령값(Iref2)(=Iref1+CM)으로 하고 있다. 게인부(42)의 게인(G)은 회전·복귀 판정부(40)의 판정 신호(DS)에 따라 전환되고, 복귀의 경우에 플러스, 회전의 경우에 마이너스의 게인(G)이 2값으로 부여된다. 즉, 도 15에 나타낸 바와 같이 복귀시의 게인이 "-1.0"이면 회전시의 게인은 "0", 복귀시의 게인이 "-0.8"이면 회전시의 게인은 "+0.2"로 되도록 설정되어 있다. 이에 따라, 핸들이 지나치게 복귀된 경우에는 복귀시에만 마이너스의 게인을 곱할 수 있으므로, 노면 반력에 의한 핸들 복귀에 파워 스티어링으로 브레이크를 걸도록 작용한다. 회전의 경우에는 플러스의 게인을 곱하여 감산되므로, 조향력이 경감된다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예(제4 실시예)를 도 13에 대응시켜 나타내고, 매우 강한 노면 반력에 의해 핸들이 급회전하는 것이 문제이므로, 각속도(ω)의 함수 변환부(45)를 설치하고, 함수 변환된 각속도 f(ω)를 셀프 얼라이닝 토크의 보상값(G·SAT)과 곱셈부(46)에서 곱하여 감산기(43)에 입력한다. 이 경우, 고속 회전시에 게인을 크게 해 브레이크로 되고, 저속 회전시는 게인을 작게 해 불필요한 어시스트 토크를 발생시키지 않게 하므로, 함수 변환부(45)의 특성은 도 17에 나타낸 것과 같은 1차 지연 함수로 되어 있다. 저속 회전시에는 드라이버가 손으로 유지하는데, 노면 반력이 작다고 생각할 수 있기 때문이다.
이와 같은 구성에 있어서, 도 13의 실시예와 마찬가지로, 셀프 얼라이닝 토크는 회전·복귀 판정부(4O)의 판정 결과에 따라 게인부(42)에서 게인(G)배 되어, 상기 셀프 얼라이닝 토크(G·SAT)가 곱셈부(46)에 입력된다. 각속도(ω)는 함수 변환부(45)에서 함수 변환(f(ω)) 되어 곱셈부(46)에 입력되고, 게인부(42)로부터의 셀프 얼라이닝 토크(G·SAT)와 곱해서 감산부(43)에 입력된다. 감산부(43)에서는 전류 지령값(Iref1)으로부터 곱셈부(46)의 출력(=G·SAT·f(ω))을 감산하여 전류 지령값(Iref1)을 생성하는 동시에, 가산부(44)에서 전류 지령값(Iref1)에 보상부(50)로부터의 보상 신호(CM)를 가산하여 전류 지령값(Iref2)(=Iref1+CM)으로 하 고 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면 셀프 얼라이닝 토크 보상값에 조향 속도(ω) 감응의 게인(f(ω))이 곱해지므로, 고속 회전시에는 게인을 크게 해 브레이크로 되고, 저속 회전시에는 게인을 작게 해 불필요한 어시스트 토크를 발생하지 않는다. 또, 저마찰로 등의 핸들 복귀가 약한 경우에는, 스티어링 토크도 작으므로, 밸런스가 잡혀 양호한 조향감을 얻을 수 있다.
그리고, 전술한 실시예에서는 함수 변환부의 함수를 1차 지연 함수로 하고 있지만, 1차 함수로도 된다.
본 발명에 의하면, 셀프 얼라이닝 토크를 핸들 회전 또는 복귀의 판정 결과에 따라 플러스 마이너스 게인으로 게인배 하여, 그 신호를 전류 지령값으로부터 감산하도록 하고 있으므로, 노면 반력에 의한 핸들 복귀에 대해 브레이크를 걸 수 있어 핸들이 지나치게 복귀되지 않고, 고성능인 파워 스티어링 장치를 실현할 수 있다.
본 발명에 관한 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치에 의하면, 핸들 복귀 시에만 마이너스의 게인을 곱하는 것으로, 노면 반력에 의한 핸들 복귀에 파워 스티어링으로 브레이크를 걸도록 제어하고 있고, 핸들이 지나치게 복귀되지 않는다. 또, 고속 회전시에는 게인을 크게 해 브레이크로 되고, 저속 회전시에는 게인을 작게 해 불필요한 어시스트 토크를 발생시키지 않도록 하고 있으므로, 매우 강한 노면 반력에 의해 핸들이 급회전되지도 않는다.
본 발명은 셀프 얼라이닝 토크를 고려하여 핸들 복귀를 제어하고 있으므로, 소형차뿐만 아니라 대형차에서도 양호한 조향감을 실현할 수 있다.
본 발명의 제5 실시예에서는, 조향각 감응 게인, 조향 토크 감응 게인(양쪽 또는 1개)을 형성함으로써, 셀프 얼라이닝 토크가 작은(조향 토크 소/조향각 소) 온 센터시 및, 셀프 얼라이닝 토크가 큰(조향 토크 대/조향각 대) 오프 센터시에, 각각의 적절한 셀프 얼라이닝 토크 보상값의 설계를 가능하게 한다. 또한, 본 발명에서는, 조향 상태(스티어링 회전 조향, 스티어링 복귀 조향, 유지 조향)를 판정함으로써, 유지 조향시의 셀프 얼라이닝 토크 보상값의 설계를 가능하게 한다. 본 발명의 제5 실시예에서는, 조향 상태(스티어링 회전 조향, 스티어링 복귀 조향, 유지 조향)의 판정 결과, 조향각 속도 신호, 조향 토크 신호, 및 조향각 신호를 사용하여, 온 센터시, 오프 센터시 및 유지 조향시의 셀프 얼라이닝 토크 보상값을 적절히 설정하도록 하고 있다.
도 18은 본 발명의 실시예를 도 13에 대응시켜 나타내고, 토크 센서(도시하지 않음)로부터의 조향 토크값(T)은 전류 지령값 연산부(31)에 입력되는 동시에, 조향 상태 판정부(61)에도 입력된다. 그리고, 차속 센서(도시하지 않음)로부터의 차속(V)은 전류 지령값 연산부(31)에 입력되는 동시에, 차속 감응 게인부(60)에도 입력된다. 전류 지령값 연산부(31)에서 조향 토크값(T)과 차속(V)에 따라 연산된 전류 지령값(Iref)은, 감산기(43)에 입력된다.
셀프 얼라이닝 토크부(41)에서 검출 또는 추정된 셀프 얼라이닝 토크(SAT)는, 곱셈부(70)에 입력된다. 차속 감응 게인부(60)에서는, 차속(V)에 기초하여 차 속 감응 게인(G1)이 설정된다. 차속 감응 게인부(60)로부터의 차속 감응 게인(G1)도 곱셈부(70)에 입력된다. 곱셈부(70)의 출력(SAT·G1)이 곱셈부(71)에 입력된다.
한편, 조향 상태 판정부(61)에는, 측정 또는 추정된 조향각 속도(ω)(모터 속도)가 입력된다. 조향 상태 판정부(61)에서는, 조향 토크값(T)과 조향 각속도(ω)에 따라, 조향 상태(스티어링 회전 조향, 스티어링 복귀 조향, 또는 유지 조향의 어느 것인가)를 판정하고, 판정한 결과로서 판정 신호(조향 상태를 나타내는 신호)를 조향 상태 감응 게인부(63)에 출력한다.
조향 상태 감응 게인부(63)에서는, 조향 상태 판정부(61)로부터의 판정 신호에 기초하여, 조향 상태 감응 게인(G2)을 전환한다. 즉, 조향 상태 감응 게인부(63)로부터 곱셈부(71)에 출력되는 조향 상태 감응 게인(G2)은, 조향 상태 판정부(61)로부터의 판정 신호에 기초하여 전환한다.
도 19에 조향 상태 감응 게인(G2)의 구체예를 나타낸다. 조향 상태 감응 게인부(63)에서는, 예를 들면 도 19에 나타낸 바와 같은 패턴(A~C)을 판정한다.
(1) 패턴 A:
스티어링 복귀 조향으로 판정된 경우의 조향 상태 감응 게인(G2)을 마이너스(예를 들면, 조향 상태 감응 게인(G2)의 값을 "-1"이나 "-0.5"로 함), 스티어링 회전 조향으로 판정된 경우의 조향 상태 감응 게인(G2)을 "O", 유지 조향으로 판정 된 경우의 조향 상태 감응 게인(G2)을 "O"으로 하는 「스티어링 복귀 조향시만 조향 상태 감응 게인(G2)을 기능하게 한다」는 경우이다.
(2) 패턴 B:
스티어링 복귀 조향으로 판정된 경우의 조향 상태 감응 게인(G2)을 "O", 스티어링 회전 조향으로 판정된 경우의 조향 상태 감응 게인(G2)을 플러스(예를 들면, 조향 상태 감응 게인(G2)의 값을 "1"이나 "2"로 함), 유지 조향로 판정된 경우의 조향 상태 감응 게인(G2)을 "0"으로 하는 「스티어링 회전 조향시만 조향 상태 감응 게인(G2)을 기능하게 한다」는 경우이다.
(3)패턴 C:
스티어링 복귀 조향으로 판정된 경우의 조향 상태 감응 게인(G2)을 "O", 스티어링 회전 조향으로 판정된 경우의 조향 상태 감응 게인(G2)을 "O", 유지 조향으로 판정된 경우의 조향 상태 감응 게인(G2)을 플러스로 하는(예를 들면, 조향 상태 감응 게이지(G2)의 값을 "1"이나 "5"로 함)「유지 조향시만 조향 상태 감응 게인(G2)을 기능하게 한다」 경우이다.
전술한 바와 같은 수 패턴의 조합이 가능하며, 또, 조향 상태 감응 게인(G2)의 값도 자유롭게 설정할 수 있다.
곱셈부(71)의 출력(SAT·G1·G2)은 곱셈부(72)에 입력된다. 또, ω감응 게인부(64)에서 설정된 ω감응 게인(G3(ω))도 곱셈부(72)에 입력된다. 곱셈부(72)의 출력(SAT·G1·G2·G3(ω))이 곱셈부(73)에 입력된다. 조향 토크 감응 게인부(65)에서 설정된 조향 토크 감응 게인(G4(T))도 곱셈부(73)에 입력된다. 그리고, 곱셈부(73)의 출력(SAT·G1·G2·G3(ω)·G4(T))가 곱셈부(74)에 입력된다. 조향각 감응 게인부(66)에서 설정된 조향각 감응 게인(G5(θ))도 곱셈부(74)에 입력된다. 곱셈부(74)의 출력(SAT·G1·G2·G3(ω)·G4(T)·G5(θ)), 즉 본 발명에서 말하는 셀프 얼라이닝 토크 보상값이 감산기(43)에 입력된다. 감산기(43)에서의 감산 결과(Iref-SAT 보상값), 즉, (Iref-SAT·G1·G2·G3(ω)·G4(T)·G5(θ))는, 전류 지령값(Iref1)으로서 가산기(44)에 입력되고, 특성을 개선하기 위한 보상부(50)로부터의 보상 신호(CM)도 가산기(44)에 입력된다.
보상부(50)는 관성(51) 및 수렴성(52)을 가산기(53)에서 가산하고, 그 가산 결과를 보상 신호(CM)로서 가산기(44)에 입력한다. 가산기(44)에서의 가산 결과(Iref1+CM)는 전류 지령값(Iref2)으로서 감산기(32)에 입력되고, PI 제어부(33), PWM 제어부(34) 및 인버터(35)를 거쳐 모터(20)가 제어된다.
조향 상태 판정부(61)는 도 20의 플로차트에 나타낸 바와 같이, 먼저 조향각속도(ω)가 일정 시간 동일한 값(또는 어느 범위의 값)이 계속하였는지 여부를 판단하고(단계 S31), 계속하였다고 판단된 경우에는 유지 조향으로 판정된다(단계 S32). 한편, 계속 하지 않은 것으로 판단된 경우에는 조향으로 판정되고(단계 S33), 또한, 조향 토크값(T)의 부호와 조향각 속도(ω)의 부호가 일치하는지 여부를 판단한다(단계 S34). 조향 토크값(T)의 부호와 조향각속도(ω)의 부호가 일치하는 것으로 판단된 경우에는, 스티어링 회전 조향으로 판정한다(단계 S35). 한편, 조향 토크값(T)의 부호와 조향각속도(ω)의 부호가 일치하지 않는 것으로 판단된 경우에는, 스티어링 복귀 조향으로 판정한다(단계 S36).
즉, 조향 상태 판정부(61)는 도 20의 플로차트에 나타내는 동작에 따라, 3 값(스티어링 회전 조향, 스티어링 복귀 조향, 유지 조향)의 판정 신호를 조향 상태 게인부(63)에 출력한다.
또한, 조향 상태 판정부(61)에서는 유지 조향을 판정하지 않고, 스티어링 회전 조향과 스티어링 복귀 조향만을 판정하는 것이면, 일본국 특개 2003-170856호 공보에 의해 나타낸 바와 같이, 조향 토크값(T)의 부호와 조향 토크 변화율의 부호가 동일하고, 또한 조향 토크 변화율의 절대값이 소정값 이상일 때에 스티어링 회전 조향으로 판정하고, 조향 토크값(T)의 부호와 조향 토크 변화율의 부호가 상이한 부호이며, 또한 조향 토크 변화율의 절대값이 소정값 이상일 때에 스티어링 복귀 조향으로 판정하도록 해도 된다. 즉, 조향 상태 판정부(61)에서는, 조향각 속도(ω)를 사용하지 않고, 조향 토크값(T)만을 사용하여 스티어링 회전 조향과 스티어링 복귀 조향을 판정할 수 있다.
또, 셀프 얼라이닝 토크부(41)에서는, 셀프 얼라이닝 토크(SAT)의 추정은, 예를 들면 일본국 특개 2002-274405호 공보에 의해 나타낸 바와 같이, 모터 회전 신호 및 모터 전류 지령값을 사용하여 외란 옵저버 구성에 의해 행해도 된다.
또한, ω감응 게인부(64)에서는, 조향각 속도 신호(ω)에 기초하여 ω감응 게인(G3(ω))을 설정하도록 되어 있고, ω감응 게인(G3(ω))의 구체예로서, 예를 들면 도 21(a)에 나타낸 바와 같은 조향각 속도 신호(ω)의 1차 지연 함수(G3(ω))를 사용할 수 있다. 조향 토크 감응 게인부(65)에서는, 조향 토크 신호(T)에 기초하여 조향 토크 감응 게인(G4(T))을 설정하도록 되어 있고, 조향 토크 감응 게인(G4(T))의 구체예로서, 예를 들면 도 21(b)에 나타낸 바와 같은 조향 토크 신호(T)의 1차 지연 함수(G4(T))를 사용할 수 있다. 또, 조향각 감응 게인부(66)에서는, 조향각 신호(θ)에 기초하여 조향각 감응 게인(G5(θ))을 설정하도록 되어 있고, 조향각 감응 게인(G5(θ))의 구체예로서, 예를 들면 도 21(c)에 나타낸 바와 같은 조향각 신호(θ)의 1 차 지연 함수(G5(θ))를 사용할 수 있다.
그리고, ω감응 게인부(64), 조향 토크 감응 게인부(65) 및 조향각 감응 게인부(66)에서 사용되는 1차 지연 함수(G3(ω), G4(T), G5(θ))의 대신으로서, 1차 함수를 사용해도 된다.
전술한 제어 장치의 동작예의 플로 차트가 도 22에 도시된다. 즉, 도 22에 나타낸 바와 같이 본 발명에서는, 먼저 셀프 얼라이닝 토크(SAT)가 셀프 얼라이닝 토크부(4l)에서 추정된다(단계 S1). 그리고, 차속 감응 게인부(60)에서 차속(V)에 기초하여 차속 감응 게인(G1)이 산출된다(단계 S2). 또, 조향 상태 판정부(61)에서 조향 상태(스티어링 회전 조향, 스티어링 복귀 조향, 유지 조향)로 판정되고, 판정 신호가 출력된다(단계 S3).
다음에, 조향 상태 감응 게인부(63)에서, 판정 신호에 기초하여 조향 상태 감응 게인(G2)이 산출된다(단계 S4). 또, ω감응 게인부(64)에서 조향각 속도 신호(ω)에 기초하여 ω감응 게인(G3(ω))이 산출된다(단계 S5). 조향 토크 감응 게인부(65)에서 조향 토크 신호(T)에 기초하여 조향 토크 감응 게인(G4(T))이 산출된다(단계 S6). 조향각 감응 게인부(66)에서 조향각 신호(θ)에 기초하여 조향각 감응 게인(G5(θ))이 산출된다(단계 S7).
이와 같이 셀프 얼라이닝 토크(SAT), 차속 감응 게인(G1), 조향 상태 감응 게인(G2), ω감응 게인(G3(ω)), 조향 토크 감응 게인(G4(T)), 조향각 감응 게인(G5(θ))이 산출되므로, SAT 보상값을 산출할 수 있다. 즉, SAT 보상값=SAT·G1·G2·G3(ω)·G4(T)·G5(θ)가 성립된다(단계 S8).
본 발명에 관한 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치를 이용하면, 셀프 얼라이닝 토크 보상값을 온 센터 및 오프 센터에서 제어하도록 하고 있으므로, 온 센터시 및 오프 센터시에 각각의 적절한 조향 토크 히스테리시스 폭(SAT 보상값)의 설계를 제어할 수 있고, 또, 조향 상태(스티어링 회전 조향, 스티어링 복귀 조향 또는 유지 조향)를 판정하는 조향 상태 판정을 행함으로써, 유지 조향시의 조향 토크 히스테리시스 폭(SAT 보상값)의 설계를 제어할 수도 있다.
또, 본 발명에 관한 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치에서는, 예를 들면 주행시의 조향각 입력 후의 손 놓는 등의 조향각 속도가 빠른 경우에, 조향각속도 감응 게인과, 조향 토크 감응 게인과, 조향각 감응 게인을 동시에 사용함으로써, 셀프 얼라이닝 토크 보상값을 조정하도록 하고 있으므로, 핸들 복귀를 악화시키지 않고 수렴성만을 향상시킬 수가 있다.
그런데, 온 센터에서(즉, 조향 토크가 작은 경우 또는 조향각이 작은 경우에), 셀프 얼라이닝 토크(조향 토크)가 커지는 튜닝을 행함으로써, 스티어링을 좌우 소 조향각으로 조금씩 조향했을 때에 드라이버는, 반응 손실을 느끼는 문제가 있다. 본 발명에서는, 조향각속도가 빠를 시에, 조향각속도 감응 게인을 사용함으로써, 조향 토크(반응감)가 커지도록, 즉 점성감(粘性感)이 증가하도록, 셀프 얼라이닝 토크 보상값을 설정하고 있으므로, 반응 손실 발생을 방지할 수 있다.
즉, 본 발명에 관한 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치에 의하면, 조향각속도 감응 게인과, 조향 토크 감응 게인과, 조향각 감응 게인을 사용함으로써, 주행시에 온 센터에서 스티어링을 좌우 소 조향각으로 조금씩 진행했을 때의 스티어링 반응 손실을 방지할 수 있다는 우수한 효과를 달성할 수 있다. 본 발명은 유압 파워 스티어링(체크 밸브)과 동등한 효과를 가진다.
또, 본 발명에서는, 조향 상태(스티어링 회전 조향, 스티어링 복귀 조향 또는 유지 조향), 조향각속도(모터 속도), 조향각, 및 조향 토크에 따라, 셀프 얼라 이닝 토크를 보상하고 있으므로, 소형차뿐만 아니라 대형차에서도, 온 센터시 및 오프 센터시에도 유지 조향시에도 양호한 조향감을 실현할 수 있다.
본 발명은 자동차나 차량의 조향계에 모터에 의한 조향 보조력을 부여하도록 한 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치에 이용될 수 있다.

Claims (33)

  1. 토크 센서로부터의 토크 신호에 기초하여 조향 보조 지령값을 산출하는 조향 보조 지령값 산출부와, 상기 조향 보조 지령값에 기초하여 전압 지령값을 산출하는 전류 제어부와, 상기 전압 지령값에 기초하여 모터를 구동하는 모터 구동부로 이루어지고, 상기 모터에 의한 어시스트(assist) 힘을 조향계에 부여하도록 되어 있는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치에 있어서,
    상기 모터의 각속도 및 각가속도, 상기 조향 보조 지령값 및 토크 신호를 입력하여 셀프 얼라이닝 토크(self-aligning torque)의 추정 또는 센서에 의한 측정을 행하는 셀프 얼라이닝 토크 측정부를 설치하고,
    상기 셀프 얼라이닝 토크 측정부에서 구한 셀프 얼라이닝 토크를 위상 보상부 및 게인부로 이루어지는 피드백부를 통해 상기 조향 보조 지령값에 피드백하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피드백부가 로우 패스 필터(low pass filter)를 추가로 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 위상 보상부가 위상앞섬 보상부(phase-lead compensation section)이 며,
    상기 위상앞섬 보상부 및 게인부(gain section)가 차속 반응형으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 위상 보상부, 상기 로우 패스 필터 및 상기 게인부가 차속 감응형으로되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    저속시에 상기 로우 패스 필터의 컷 오프(cut-off) 주파수를 내리고, 중속시에 상기 위상 보상부의 위상앞섬을 크게 하고, 고속시에 상기 게인부의 게인을 내리도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 게인부가 토크 감응형으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  7. 스티어링 샤프트에 발생하는 조향 토크에 따라 연산된 조향 보조 지령값과, 랙 축을 가지는 스티어링 기구에 조향 보조력을 부여하는 모터의 전류 검출값으로부터 연산된 전류 지령값에 기초하여, 상기 모터를 제어하도록 되어 있는 전동 파 워 스티어링 장치의 제어 장치에 있어서,
    상기 랙 축에 입력되는 반력을 추정 또는 측정하는 반력 검출 수단, 및
    상기 반력으로부터 제거하고 싶은 외란(disturbuance)의 주파수대를 추출하는 외란 대역 추출 수단
    을 구비하고,
    상기 외란 대역 추출 수단에서 추출된 값을 상기 조향 보조 지령값에 가산하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 반력 검출 수단이 셀프 얼라이닝 토크 검출 수단인 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 외란 대역 추출 수단이 하이 패스 필터를 포함하는 전달 함수로 구성되며,
    제거하고 싶은 외란을 제거하도록 추출하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  10. 스티어링 샤프트에 발생하는 조향 토크에 따라 연산된 조향 보조 지령값과, 스티어링 기구에 조향 보조력을 부여하는 모터의 전류 검출값으로부터 연산된 전류 지령값에 기초하여, 상기 모터를 제어하도록 되어 있는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치에 있어서,
    모터 회전각속도, 모터 회전각가속도, 조향 보조력 및 조향 신호를 입력하여 셀프 얼라이닝 토크의 추정 또는 센서에 의한 측정을 행하는 셀프 얼라이닝 토크 피드백부를 설치하고,
    상기 셀프 얼라이닝 토크 피드백부에서 구해진 셀프 얼라이닝 토크값을 하이 패스 필터(high pass filter)를 포함하는 전달 함수부 및 게인부를 통해 상기 조향 보조 지령값에 가산하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 하이 패스 필터 및 게인부의 특성이 차속 신호에 감응해 변화하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 차속 신호가 고속,중속,저속이며, 고속시에는 상기 하이 패스 필터의 컷 오프 주파수를 높게 하는 동시에, 상기 게인부의 게인을 크게 하고, 저속시에는 상기 하이 패스 필터의 컷 오프 주파수를 낮게 하는 동시에, 상기 게인부의 게인을 작게 하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    보정 개시 신호를 수신할 때에 상기 가산을 실행하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  14. 스티어링 샤프트에 발생하는 조향 토크에 따라 연산된 조향 보조 지령값과, 스티어링 기구에 조향 보조력을 부여하는 모터의 전류 검출값으로부터 연산된 전류 지령값에 기초하여, 상기 모터를 제어하도록 되어 있는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치에 있어서,
    모터 회전각속도, 모터 회전각가속도, 조향 보조력 및 조향 신호를 입력하여 셀프 얼라이닝 토크의 추정 또는 센서에 의한 측정을 행하는 셀프 얼라이닝 토크 피드백부,
    상기 셀프 얼라이닝 토크 피드백부에서 구해진 셀프 얼라이닝 토크값을 입력하는 Q 필터 및 제1 게인부로 이루어지는 제1 계,
    상기 셀프 얼라이닝 토크값을 입력하는 하이 패스 필터를 포함하는 전달 함수 및 제2 게인부로 이루어지는 제2 계, 및
    상기 제1 계 및 제2 계의 출력을 가산하는 가산기
    를 구비하고,
    상기 가산기의 출력을 상기 조향 보조 지령값에 가산하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 하이 패스 필터가 상기 Q 필터의 입출력으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  16. 조향 토크 검출 수단으로부터의 조향 토크값 및 차속에 기초하여 전류 지령값을 연산하는 전류 지령값 연산부와, 모터의 전류값 및 상기 전류 지령값에 기초하여 스티어링 기구에 조향 보조력을 부여하는 상기 모터를 제어하는 모터 구동 제어부를 구비한 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치에 있어서,
    랙 축 반력을 검출하는 검출부와, 핸들의 회전과 복귀를 판정하는 회전·복귀 판정부를 구비하고,
    상기 랙 축 반력 및 상기 회전·복귀 판정부의 판정 결과에 따라 상기 전류 지령값을 보정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  17. 조향 토크 검출 수단으로부터의 조향 토크값 및 차속에 기초하여 전류 지령값을 연산하는 전류 지령값 연산부와, 모터의 전류값 및 상기 전류 지령값에 기초하여 스티어링 기구에 조향 보조력을 부여하는 상기 모터를 제어하는 모터 구동 제어부를 구비한 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치에 있어서,
    셀프 얼라이닝 토크를 검출 또는 추정하는 셀프 얼라이닝 토크부,
    핸들의 회전과 복귀를 판정하는 회전·복귀 판정부, 및
    상기 회전·복귀 판정부의 출력에 따라 상기 셀프 얼라이닝 토크를 게인 변화시키는 게인부
    를 구비하고,
    상기 게인부로부터 출력되는 셀프 얼라이닝 보상값을 상기 전류 지령값으로부터 감산하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 회전·복귀 판정부가 상기 회전을 판정한 때에는 상기 게인을 0 또는 플러스로 하고, 상기 복귀를 판정한 때에는 상기 게인을 마이너스로 하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 회전과 복귀의 판정을 상기 조향 토크값 및 각속도에 기초하여 행하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  20. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 회전과 복귀의 판정을 상기 조향 토크값에 기초하여 행하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  21. 조향 토크 검출 수단으로부터의 조향 토크값 및 차속에 기초하여 전류 지령값을 연산하는 전류 지령값 연산부와, 모터의 전류값 및 상기 전류 지령값에 기초하여 스티어링 기구에 조향 보조력을 부여하는 상기 모터를 제어하는 모터 구동 제어부를 구비한 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치에 있어서,
    셀프 얼라이닝 토크를 검출 또는 추정하는 셀프 얼라이닝 토크부,
    핸들의 회전과 복귀를 판정하는 회전·복귀 판정부,
    상기 회전·복귀 판정부의 출력에 따라 상기 셀프 얼라이닝 토크를 게인 변화시키는 게인부,
    각속도를 함수 변환하는 함수 변환부,
    상기 게인부로부터 출력되는 셀프 얼라이닝 보상값을 상기 함수 변환부로부터 출력되는 각속도 함수와 곱셈하는 곱셈부
    를 구비하고,
    상기 곱셈부의 곱셈 결과를 상기 전류 지령값으로부터 감산하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 회전·복귀 판정부가, 상기 회전을 판정한 때에는 상기 게인을 0 또는 플러스로 하고, 상기 복귀를 판정한 때에는 상기 게인을 마이너스로 하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    상기 회전과 복귀의 판정을 상기 조향 토크값 및 각속도에 기초하여 행하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  24. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    상기 회전과 복귀의 판정을 상기 조향 토크값에 기초하여 행하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 함수 변환부의 함수가 1차 지연 함수인 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  26. 조향 토크 검출 수단으로부터의 조사 토크 신호(T) 및 차속에 기초하여 전류 지령값을 연산하는 전류 지령값 연산부와, 모터의 전류값 및 상기 전류 지령값에 기초하여 스티어링 기구에 조향 보조력을 부여하는 상기 모터를 제어하는 모터 구동 제어부를 구비한 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치에 있어서,
    셀프 얼라이닝 토크를 검출 또는 추정하는 셀프 얼라이닝 토크부,
    상기 차속에 기초하여 차속 감응 게인(G1)을 설정하는 차속 감응 게인부,
    상기 조향 토크 신호(T)와 조향각속도 신호(ω)에 따라 조향 상태를 판정하 고, 판정한 결과를 판정 신호로서 출력하는 조향 상태 판정부, 및
    상기 판정 신호에 따라, 상이한 조향 상태 감응 게인(G2)을 설정하는 조향 상태 감응 게인부
    를 구비하고,
    상기 셀프 얼라이닝 토크와 상기 차속 감응 게인(G1)을 곱셈한 것(SAT·G1)에, 또한 상기 조향 상태 감응 게인(G2)을 곱하여 얻어진 것(SAT·G1·G2)을 제1 곱셈부의 입력으로 하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 조향각속도 신호(ω)에 기초하여 ω감응 게인(G3(ω))을 설정하는 ω감응 게인부를 구비하고,
    상기 ω감응 게인(G3(ω))을 상기 제1 곱셈부의 입력으로 하고,
    상기 제1 곱셈부의 곱셈 결과를 제2 곱셈부의 입력으로 하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 조향 토크 신호(T)에 기초하여 조향 토크 감응 게인(G4(T))을 설정하는 조향 토크 감응 게인부를 구비하고,
    상기 조향 토크 감응 게인(G4(T))을 상기 제2 곱셈부의 입력으로 하고,
    상기 제2 곱셈부의 곱셈 결과를 제3 곱셈부의 입력으로 하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    조향각 신호(θ)에 기초하여 조향각 감응 게인(G5(θ))을 설정하는 조향각 감응 게인부를 구비하고,
    상기 조향각 감응 게인(G5(θ))을 상기 제3 곱셈부의 입력으로 하고,
    상기 제3 곱셈부의 곱셈 결과로 되는 셀프 얼라이닝 토크 보상값을 상기 전류 지령값으로부터 감산하도록 하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 조향 상태 감응 게인부에서는, 상기 판정 신호가 스티어링 회전과 복귀 조향을 나타내는 경우에는 상기 조향 상태 감응 게인(G2)을 마이너스, 상기 판정 신호가 스티어링 회전 조향을 나타내는 경우에는 상기 조향 상태 감응 게인(G2)을 0, 상기 판정 신호가 유지 조향을 나타내는 경우에 상기 조향 상태 감응 게인(G2)을 0으로 하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 조향 상태 감응 게인부에서는, 상기 판정 신호가 스티어링 복귀 조향을 나타내는 경우에는 상기 조향 상태 감응 게인(G2)을 0, 상기 판정 신호가 스티어링 회전 조향을 나타내는 경우에는 상기 조향 상태 감응 게인(G2)을 플러스, 상기 판정 신호가 유지 조향을 나타내는 경우에 상기 조향 상태 감응 게인(G2)을 0으로 하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  32. 제29항에 있어서,
    상기 조향 상태 감응 게인부에서는, 상기 판정 신호가 스티어링 복귀 조향을 나타내는 경우에는 상기 조향 상태 감응 게인(G2)을 O, 상기 판정 신호가 스티어링 회전 조향을 나타내는 경우에는 상기 조향 상태 감응 게인(G2)을 O, 상기 판정 신호가 유지 조향을 나타내는 경우에는 상기 조향 상태 감응 게인(G2)을 플러스로 하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  33. 제30항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조향 상태 감응 게인(G2)의 값을 자유롭게 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
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