KR20130044727A - 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 요구명령 생성방법 - Google Patents
전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 요구명령 생성방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 요구명령 생성방법에 관한 것으로서, 전동식 동력 조향장치가 장착된 차량에서 주차 후 조향각을 검출하여 조향 차륜을 센터로 정렬하기 위한 모터각속도의 요구명령을 통해 전동식 동력 조향장치의 모터를 제어하여 조향 차륜을 센터로 정렬함으로써 실제로 제어되는 모터의 모터각속도를 제어함으로써 타이어의 마찰이나 부하하중 등 외란에 강하며 모터제어의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 요구명령 생성방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전동식 동력 조향장치가 장착된 차량에서 주차 후 조향각을 검출하여 조향 차륜을 센터로 정렬하기 위한 요구명령을 생성하는 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 요구명령 생성방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에 적용되는 전자 제어 장치(ECU: Electronic Control Unit)로써 차량의 속도에 따라 차량 조향휠의 조작력을 줄여주어 가볍고 신속한 조향 조작이 가능하도록 하는 전동식 동력 조향장치(Motor Driven Power Steering Apparatus: MDPS)가 있다.
전동식 동력 조향장치는 ECU가 조향휠의 조타시 조향각 센서와 토크 센서 및 차속 센서와 엔진 회전수 센서로부터 입력신호를 전달받아서 토크 값에 해당하는 만큼의 전류치를 튜닝된 대로 연산하여 MDPS(Motor Driven Power Steering Apparatus) 모터로 공급하게 되고, MDPS 모터는 회전과 감속을 통해 파워 어시스트력을 발생하여 유니버설 조인트를 회전시키게 되며, 유니버설 조인트의 회전력으로 피니언과 랙을 동작시킴으로써 타이로드를 통해 차륜의 조향이 이루어지도록 구성되어 유압식 파워 스티어링에 비해 보다 향상된 조타성능 및 조타감을 갖출 수 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2010-0007321호(2010.01.22.)에 개시되어 있다.
이러한 전동식 동력 조향장치를 이용하더라도 운전자가 주차 완료 후 조향휠의 센터 정렬을 수행할 경우 불편함이 존재할 뿐만 아니라 센터 정렬이 이루어지지 않은 상태에서 운전자가 임의로 출발할 경우 차량 추돌의 가능성이 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창작된 것으로서, 전동식 동력 조향장치가 장착된 차량에서 주차 후 조향각을 검출하여 조향 차륜을 센터로 정렬하기 위한 요구명령을 생성하는 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 요구명령 생성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 요구명령 생성방법은 작동스위치의 입력에 따라 작동명령이 입력되면 요구명령 기본설계함수의 초기값을 설정하는 단계; 초기값을 설정한 후 조향각 센서를 통해 초기 조향각을 입력받는 단계; 현재 조향각으로부터 차륜의 센터정렬을 위한 제어구간을 설정하는 단계; 및 제어구간에 따라 요구명령 프로파일을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제어구간은 각속도 가속구간, 각속도 등속구간 및 각속도 감속구간을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 각속도 등속구간에서의 요구명령 프로파일은 최대 각속도로 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 각속도 가속구간과 각속도 감속구간은 동일한 요구명령 프로파일로 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 각속도 가속구간과 각속도 감속구간에서 조향각이 부족할 경우 부족한 조향각을 조향하기 위한 각속도 구간의 루프를 반복하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 요구명령 기본설계함수는 시간에 대해 루프횟수로 치환된 함수인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전동식 동력 조향장치가 장착된 차량에서 주차 후 조향각을 검출하여 조향 차륜을 센터로 정렬하기 위한 모터각속도의 요구명령을 통해 전동식 동력 조향장치의 모터를 제어하여 조향 차륜을 센터로 정렬함으로써 실제로 제어되는 모터의 모터각속도를 제어함으로써 타이어의 마찰이나 부하하중 등 외란에 강하며 모터제어의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 요구명령 생성방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 요구명령 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 요구명령 생성방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 요구명령 프로파일을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 요구명령 생성방법의 일 실시예를 설명한다. 이 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 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치를 나타낸 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치는 요구값 생성부(20), 조향위치 제어부(30), 모터각속도 제어부(40) 및 모터전류 제어부(60)를 비롯하여 작동스위치(10), 스위칭부(50), MDPS 모터(70), MDPS(Motor Driven Power Steering Apparatus) 토크제어부(80) 및 보상값 생성부(90)를 포함한다.
요구값 생성부(20)는 전동식 동력 조장창치를 장착한 차량의 차륜을 센터로 정렬하기 위한 작동명령이 입력되면 조향각센서(35)에서 입력된 조향각에 따라 센터 정렬을 위한 프로파일을 생성한다.
이때 작동명령은 운전자가 주차 후 차륜을 센터 정렬하기 위해 작동스위치(10)를 작동시킬 때 발생된다.
또한, 작동명령은 작동스위치(10)를 작동시키더라도 주차상태로 판단될 경우 출력된다.
주차상태의 판단은 통상적인 방법에 의해 판단할 수 있다.
즉, 차량이 정지된 상태에서 변속단이 P단으로 변속되었는가를 판단하거나 트로틀밸브의 개도량, 엔진회전수 및 브레이크의 작동상태 등을 기반으로 주차상태를 판단할 수 있다.
조향위치 제어부(30)는 요구값 생성부(20)에서 생성된 프로파일과 조향각센서(35)로부터 입력된 조향각을 통해 센터 정렬할 목표 조향각속도를 산출하고 이를 모터각속도로 변환한다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이 보상값 생성부(90)를 구비하여 조향각센서(35), 모터각속도센서(45) 및 모터전류센서(65)를 통해 입력된 값을 통해 보상 프로파일을 생성하고 이를 요구값 생성부(20)에서 생성된 프로파일과 합산하여 외란에 의한 영향력을 최소화시킨다.
보상값 생성부(90)는 측정된 조향각, 조향각속도나 모터각속도, 모터전류의 변동량을 이용하여 요구값 생성부(20)에서 생성된 요구조향각 명령값에 합산한다.
이와 같이 보상값 생성부(90)는 실제 조향각, 모터각속도, 모터전류를 모니터링하면서 보상값을 추정하기 위해 학습하여 주기적으로 보상 프로파일을 출력함으로써 조향위치 제어부(30)는 요구값 생성부(20)에서 생성된 프로파일에 보상값 생성부(90)에서 생성된 보상 프로파일을 합산하여 프로파일을 보상하고 조향각센서(35)로부터 입력된 조향각을 통해 센터 정렬할 목표 조향각속도를 산출한다.
모터각속도 제어부(40)는 조향위치 제어부(30)로부터 입력된 모터각속도와 모터각속도센서(45)로부터 입력된 모터각속도를 통해 MDPS(Motor Driven Power Steering Apparatus) 모터(70)를 구동시키기 위한 구동전류를 생성한다.
모터전류 제어부(60)는 모터각속도 제어부(40)에서 생성된 구동전류와 모터전류센서(65)로부터 측정된 모터전류를 비교하여 MDPS 모터(70)를 구동시킨다.
또한, 본 발명에 의한 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치는 스위칭부(50)를 더 포함하여 전동식 동력 조향장치의 MDPS 토크제어부(80)로부터 출력되는 구동전류와 모터각속도 제어부(40)에서 생성된 구동전류를 선택적으로 모터전류 제어부(60)로 스위칭한다.
즉, MDPS 토크제어부(80)는 운전자가 조향휠을 조향할 경우 조향의지에 따라 파워 어시스트력을 발생시키기 위한 구동전류를 출력한다.
따라서, 운전자의 조향의지가 검출될 경우에는 운전자의 조향의지에 따라 MDPS 모터(70)를 구동시키기 위해 스위칭부(50)를 통해 MDPS 토크제어부(80)에서 출력되는 구동전류가 모터전류 제어부(60)로 입력될 수 있도록 스위칭한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 요구명령 생성방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 요구명령 프로파일을 나타낸 그래프이다.
먼저, 요구값 생성부(20)에서 센터정렬을 위한 작동명령이 입력되는가 판단한다(S10).
이때 작동명령은 운전자가 차륜의 센터정렬을 위해 작동스위치(10)를 작동시킬 때 발생되지만 차량이 주차상태일 경우에만 발생하도록 한다.
주차상태는 차량이 정지된 상태에서 변속단이 P단으로 변속되었는가를 판단하거나 트로틀밸브의 개도량, 엔진회전수 및 브레이크의 작동상태 등 통상적인 방법을 통해 판단할 수 있다.
이후 요구값 생성부(20)는 요구명령 기본설계함수의 초기값을 설정한다(S20).
요구명령 기본설계함수는 도 4와 같은 요구명령 프로파일일 생성될 수 있도록 설계된다.
이와 같은 각가속도, 각속도 및 조향각을 시간에 대해 루프횟수로 치환할 경우 요구명령은 20msec 단위로 생성됨에 따라 이를 요구명령을 생성하는 루프횟수에 대한 치환할 수 있다.
이후 요구값 생성부(20)는 조향각센서(35)로부터 초기 조향각을 입력받는다(S30).
그리고, 요구값 생성부(20)는 입력된 조향각에 따라 센터정렬을 위한 제어구간을 설정한다(S40).
이때 제어구간은 각속도 가속구간, 각속도 등속구간 및 각속도 감속구간을 포함하며, 각속도 가속구간과 각속도 감속구간은 동일한 요구명령 프로파일로 생성한다.
도 4에 도시된 바와 같이 시간에 대한 카운트로써 카운트가 증가하는 경우 각속도 가속구간이고, 카운트가 유지되면 각속도 등속구간이며, 카운트가 감소하는 경우 각속도 감속구간이 된다.
이때 각속도 등속구간에서의 요구명령 프로파일은 최대 각속도로 생성한다(S50).
예를들어 조향각센서(35)로부터 입력된 초기 조향각이 200deg 일 경우 센터정렬을 위한 요구명령 프로파일의 구간결정은 각속도 가속구간과 각속도 감속구간이 대칭되기 때문에 절반인 100deg에 대해 계산하여 구간을 결정한다(S60).
따라서, 각속도 가속구간이나 각속도 감속구간에 의해 46.8deg가 정렬되면 나머지 53.2deg는 각속도 등속구간에서 정렬하게 된다.
각속도가 30deg/s 일 때 조향각이 0.6deg 변동할 경우 각속도가 최대이면 조향각은 7.5deg로 53.2deg는 7번 루프횟수를 반복하게 된다.
이때 7.5deg로 7번 반복할 경우 52.5deg가 되기 때문에 53.2deg에는 0.7deg 가 부족하게 됨에 따라 0.7deg를 추가 구동시키기 위해 각속도 가속구간과 각속도 감속구간의 카운트 1구간에서 1회 더 반복하는 프로파일을 생성한다.
그리고, 나머지 0.7-0.6=0.1deg는 버림수로 사용한다.
위의 예에서는 0.1deg를 버림수로 사용했으나 이러한 버림수의 값을 적게 하기 위해서는 샘플링시간으로 본 실시예에서는 20ms, x=0.02t를 적용하였으나 이를 빠르게 하면 버림수의 값을 적게 할 수 있다.
위와 같은 방법에 의해 요구값 생성부(20)에서는 요구명령 프로파일을 생성한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 작동스위치 20 : 요구값 생성부
30 : 조향위치 제어부 35 : 조향각센서
40 : 모터각속도 제어부 45 : 모터각속도센서
50 : 스위칭부 60 : 모터전류 제어부
65 : 모터전류센서 70 : MDPS 모터
80 : MDPS 토크제어부 90 : 보상값 생성부
30 : 조향위치 제어부 35 : 조향각센서
40 : 모터각속도 제어부 45 : 모터각속도센서
50 : 스위칭부 60 : 모터전류 제어부
65 : 모터전류센서 70 : MDPS 모터
80 : MDPS 토크제어부 90 : 보상값 생성부
Claims (6)
- 작동스위치의 입력에 따라 작동명령이 입력되면 요구명령 기본설계함수의 초기값을 설정하는 단계;
상기 초기값을 설정한 후 조향각 센서를 통해 초기 조향각을 입력받는 단계;
상기 초기 조향각으로부터 차륜의 센터정렬을 위한 제어구간을 설정하는 단계; 및
상기 제어구간에 따라 요구명령 프로파일을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 요구명령 생성방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 제어구간은 각속도 가속구간, 각속도 등속구간 및 각속도 감속구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 요구명령 생성방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 각속도 등속구간에서의 상기 요구명령 프로파일은 최대 각속도로 생성하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 요구명령 생성방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 각속도 가속구간과 상기 각속도 감속구간은 동일한 상기 요구명령 프로파일로 생성하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 요구명령 생성방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 각속도 가속구간과 상기 각속도 감속구간에서 조향각이 부족할 경우 부족한 상기 조향각을 조향하기 위한 각속도 구간의 루프를 반복하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 요구명령 생성방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 요구명령 기본설계함수는 시간에 대해 루프횟수로 치환된 함수인 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치를 이용한 차륜 정렬장치의 요구명령 생성방법.
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