KR20170052844A - 전동식 조향 시스템의 제어 방법 - Google Patents

전동식 조향 시스템의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동식 조향 시스템의 제어 방법에 관한 것으로서, 주행 도로의 노면 구배에 따라 운전자 조타력 보조를 위한 토크를 가변시킴으로써 조향휠의 조작감과 조향 안정성을 향상시키도록 한 전동식 조향 시스템의 제어 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 운전자 조향휠 조작에 따라 운전자 조타 보조를 위한 조향 보조 토크를 산출하는 단계; 타이어 압력 모니터링 시스템을 통해 취득된 타이어 상태 정보에 기초하여 차량의 전륜 타이어 반경 변화량과 후륜 타이어 반경 변화량을 계산하는 단계; 상기 산출된 전륜 타이어 반경 변화량과 후륜 타이어 반경 변화량에 기초하여 주행 도로가 경사로인지를 판단하는 단계; 전륜 타이어 반경 변화량과 후륜 타이어 반경 변화량의 차이 값인 전후륜 타이어 반경 변화량 차이에 대응하는 보상 토크를 결정하는 단계; 및 주행 도로가 경사로인 것으로 판단한 경우 상기 조향 보조 토크를 상기 보상 토크만큼 보상하여 보상된 토크의 출력이 이루어지도록 조향 모터의 구동을 제어하는 단계;를 포함하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법이 개시된다.

Description

전동식 조향 시스템의 제어 방법{CONTROL METHOD OF MOTOR DRIVEN POWER STEERING SYSTEM}
본 발명은 전동식 조향 시스템의 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주행 도로의 노면 구배에 따라 운전자 조타력 보조를 위한 토크를 가변시킴으로써 조향휠의 조작감과 조향 안정성을 향상시키도록 한 전동식 조향 시스템의 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 조향시에 운전자의 조타력을 저감시키기 위한 동력 보조 조향 시스템으로는, 유압펌프에 의해 형성된 유압을 이용하여 운전자의 조타력을 보조(assist)하는 유압식 조향 시스템(HPS:Hydraulic Power Steering System)과, 전동모터의 구동토크를 이용하여 운전자의 조타력을 보조하는 전동식 조향 시스템(MDPS:Motor Driven Power Steering System, 이하 'MDPS'라 함)이 알려져 있다.
이 중에서 MDPS는 전동모터의 출력이 차량의 주행조건에 따라 자동으로 제어되어 운전자의 조향휠 조작에 따른 조타력 보조 기능을 수행하므로 유압식 조향 시스템에 비해 더욱 향상된 조타성능과 조타감을 제공한다.
이에 최근 출시되는 차량에는 모터 출력에 의해 생성되는 조타 보조력을 주행조건에 따라 변화 및 제어할 수 있는 MDPS가 널리 적용되고 있다.
MDPS는 조향휠 조작에 따른 조향각(컬럼 입력각)을 검출하는 조향각센서, 조향휠을 통해 입력되는 조향토크(조향휠토크,컬럼토크)를 검출하는 토크센서, 차량 속도를 검출하는 차속센서, 휠속센서, 엔진회전수센서, 요레이트센서 등의 센서류와 제어기(MDPS ECU), 조향 모터(이하 'MDPS 모터'라 칭함)를 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 구성에서 제어기는 MDPS 모터의 구동 및 출력을 제어하기 위해 상기 센서들로부터 조향각, 조향각속도(조향각 신호의 미분 신호로부터 취해지는 각속도 값), 조향토크 등의 조향 입력 정보와 차량 상태 정보(차속, 휠속, 엔진회전수, 요레이트 등)를 수신한다.
이때, 제어기는 차속에 따라 MDPS 모터의 구동력(모터 출력)을 제어하여 조타력 보조를 위한 조절된 보조 토크가 생성되도록 하는데, 저속에서는 운전자가 조향휠을 가볍게 조작할 수 있도록 모터 출력을 크게 하여 보조하고, 고속에서는 조향휠을 무겁게 조작할 수 있도록 모터 출력을 작게 하여 차량의 주행안정성이 확보될 수 있도록 한다.
차량의 고속 주행시 조향휠이 너무 가벼우면 약간의 조향휠 조작에도 오히려 위험한 상황이 발생할 수 있으므로 운전의 안정감이 없어지게 되며, 따라서 차속에 따라 조타 보조 특성을 변화시켜 고속 직진시 조향휠을 좀더 무겁게 조작할 수 있도록 보조해줌으로써 안정감 있는 조향휠 조작이 이루어지도록 한다.
통상 운전자 조타력을 보조하는 MDPS의 출력, 즉 MDPS 모터의 출력은 제어기가 MDPS 모터에 인가되는 모터 전류를 제어함으로써 이루어진다.
이때, 제어기는 기본적으로 조향 입력 정보와 차량 상태 정보에 기초하여 결정된 출력값(조향 시스템 출력토크, 즉 MDPS 모터 출력토크)에 해당하는 만큼의 전류치를 튜닝된 대로 연산하여 MDPS 모터에 인가하고, 이때의 모터 구동을 통해 운전자 조타력을 보조하기 위한 힘을 발생시킨다.
한편, 종래의 전동식 조향 시스템에서는 운전자 조타력 보조를 위한 모터 토크를 제어함에 있어서 주행 도로의 노면 구배에 따른 적절한 토크 보상이 이루어지 않고 있다.
따라서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 주행 도로가 오르막길인 경우에는 차량의 무게가 뒤쪽으로 쏠리기 때문에 후륜으로의 하중 이동 및 전륜 타이어에 대한 외력 감소로 인하여 평지 주행시에 비해 조향휠의 조작력 및 조타감이 가벼워진다.
반면, 내리막길인 경우에는 차량의 무게가 앞쪽으로 쏠리기 때문에 전륜으로의 하중 이동 및 전륜 타이어에 대한 외력 증가로 인하여 평지 주행시에 비해 조향휠의 조작력 및 조타감이 무거워진다.
결국, 주행 도로의 구배 조건에 따른 적절한 모터 토크 제어가 수행되지 않고 있으므로 최적의 조타 보조가 이루어질 수 없고, 운전자가 평지 주행시와 동일한 조타감을 느끼지 못하므로 이질감 발생 및 조향 안정성 저하의 문제점이 나타나고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 주행 도로의 노면 구배에 따라 운전자 조타력 보조를 위한 토크를 가변시킴으로써 조향휠의 조작감과 조향 안정성을 향상시키도록 한 전동식 조향 시스템의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 운전자 조향휠 조작에 따라 운전자 조타 보조를 위한 조향 보조 토크를 산출하는 단계; 타이어 압력 모니터링 시스템을 통해 취득된 타이어 상태 정보에 기초하여 차량의 전륜 타이어 반경 변화량과 후륜 타이어 반경 변화량을 계산하는 단계; 상기 산출된 전륜 타이어 반경 변화량과 후륜 타이어 반경 변화량에 기초하여 주행 도로가 경사로인지를 판단하는 단계; 전륜 타이어 반경 변화량과 후륜 타이어 반경 변화량의 차이 값인 전후륜 타이어 반경 변화량 차이에 대응하는 보상 토크를 결정하는 단계; 및 주행 도로가 경사로인 것으로 판단한 경우 상기 조향 보조 토크를 상기 보상 토크만큼 보상하여 보상된 토크의 출력이 이루어지도록 조향 모터의 구동을 제어하는 단계;를 포함하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법을 제공한다.
이로써, 본 발명에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 방법에서는 노면 구배에 대응하는 보상 토크를 산출하고, 기존의 MDPS 로직에 따라 산출된 조향 보조 토크를 상기 산출된 보상 토크를 이용하여 보상함으로써 주행 도로의 노면 구배에 따른 조타력 보조가 이루어질 수 있고, 조향휠의 조작감과 조향 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 차량의 오르막길 주행시와 내리막길 주행시 하중 이동을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제어 과정이 적용되는 전동식 조향 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제어 과정을 나타내는 순서도이다.
도 4는 타이어 정보를 나타내는 참고 도면이다.
도 5는 본 발명에서 타이어 반경 변화량 계산 과정을 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명에서 보상 토크 설정의 예를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 전동식 조향 시스템(MDPS)의 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조타력 보조를 위한 MDPS 모터의 토크 출력을 제어하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 주행 도로의 노면 구배에 따라 MDPS 모터 토크를 가변시키는 점에 특징이 있으며, 보다 상세하게는 보상 로직에 따라 노면 구배에 대응하는 보상 토크를 산출하고, MDPS 로직에 따라 산출된 조향 보조 토크를 상기 산출된 보상 토크를 이용하여 보상해주는 점에 특징이 있다.
결국, 상기 보상 토크에 의해 보상된 토크를 출력하도록 MDPS 모터의 구동을 제어함으로써 주행 도로의 노면 구배에 따른 조타력 보조가 이루어질 수 있고, 조향휠의 조작감과 조향 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명에서는 차량에 탑재된 타이어 압력 모니터링 시스템(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)을 통해 취득되는 각 차륜의 타이어 상태 정보에 기초하여 차량의 경사로 주행 여부를 판단하고, 경사로 주행인 것으로 판단한 경우 타이어 상태 정보로부터 전륜과 후륜의 타이어 반경 변화량을 계산한 후, 상기 계산된 전륜과 후륜의 타이어 반경 변화량으로부터 보상 토크를 산출한다.
여기서, 타이어 압력 모니터링 시스템은 주지하는 바와 같이 타이어의 공기압을 감지하여 규정 공기압 이하로 떨어질 경우 클러스터를 통해 운전자에게 경고하는 일종의 안전 및 편의 장치 중 하나이다.
이러한 타이어 압력 모니터링 시스템(이하 'TPMS'라 칭함)은 타이어의 공기압을 측정하도록 각 차륜의 타이어에 장착되는 TPMS 센서를 포함하고 있으며, 본 발명의 제어 과정에서는 제어기가 각 타이어의 TPMS 센서를 통해 취득된 타이어 압력(타이어 공기압) 정보를 수신하여 경사로 판단 및 보상 토크 산출에 이용하게 된다.
도 2는 본 발명의 제어 과정이 적용되는 전동식 조향 시스템의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 3은 본 발명의 제어 과정을 나타내는 순서도이다.
도시된 바와 같이, 전동식 조향 시스템은, 조향휠 조작에 따른 조향각(컬럼 입력각)을 검출하는 조향각센서(11), 조향휠을 통해 입력되는 조향토크(조향휠토크,컬럼토크)를 검출하는 토크센서(12), 차량 속도를 검출하는 차속센서(13) 등의 센서류와, 제어기(MDPS ECU)(20), 그리고 MDPS 모터 및 인버터를 포함하는 모터부(30)를 포함한다.
아울러, 그 밖의 센서류로 휠속센서(14), 엔진회전수센서(15), 요레이트센서(16) 등을 더 포함할 수 있으며, 제어기(20)는 MDPS 모터의 구동 및 출력을 제어하기 위해 상기 센서들을 통해 취득되는 조향각, 조향각속도(조향각 신호의 미분 신호로부터 취해지는 각속도 값), 조향토크 등의 조향 입력 정보와 차속, 휠속, 엔진회전수, 요레이트 등의 차량 상태 정보를 수신하게 된다.
이때, 제어기(20)의 MDPS 로직부(21)에서는 운전자 조향휠 조작에 따른 조향 입력 정보와, 차속 등의 차량 상태 정보에 기초하여 운전자 조타력 보조를 위한 모터 토크, 즉 조향 보조 토크를 산출하게 된다.
또한, 통상의 경우, MDPS 로직부(21)에서 조향 보조 토크가 산출되면, 산출된 조향 보조 토크의 출력이 이루어지도록 MDPS 모터의 구동을 제어하기 위한 제어신호를 제어기(20)가 출력하고, 이 제어신호에 따라 인버터를 통해 MDPS 모터에 인가되는 모터 전류가 제어됨으로써 MDPS 모터의 구동이 제어된다.
한편, 본 발명에서는 TPMS 센서를 통해 각 차륜의 타이어 상태 정보를 취득하는 TPMS(17)가 추가로 이용되는데, TPMS(17)에서 취득된 타이어 상태 정보가 제어기(20)에 입력된다.
여기서, 타이어 상태 정보는 각 차륜의 타이어 압력이 될 수 있고, TPMS 센서가 타이어 압력을 검출하여 신호를 출력하면, TPMS 센서에 의해 검출된 각 차륜의 타이어 압력 정보가 제어기(20)에 입력되도록 구성된다.
통상의 승용차에서 전륜의 좌측륜과 우측륜, 그리고 후륜의 좌측륜과 우측륜의 각 타이어에 TPMS 센서가 설치되고, TPMS 센서의 압력검출신호가 무선으로 TPMS 제어기(TPMS ECU)에 전송되도록 되어 있다.
따라서, 본 발명에서는 TPMS 센서가 출력하는 압력검출신호를 TPMS 제어기가 무선수신기를 통해 수신하여 입력받게 되면, TPMS 센서를 통해 취득한 각 차륜의 타이어 압력 정보를 상기 TPMS 제어기가 CAN 통신을 통해 전동식 조향 시스템의 제어기(MDPS ECU)(20)로 전송하도록 구성될 수 있다.
이에 본 발명의 제어 과정을 수행하는 전동식 조향 시스템의 제어기(20)가 각 차륜의 타이어 압력 정보를 입력받아 타이어 압력 정보로부터 경사로를 판단하고 보상 토크를 산출할 수 있게 된다.
물론, 전동식 조향 시스템의 제어기(20)가 무선수신기를 통해 TPMS 센서로부터 직접 압력검출신호를 무선 수신하도록 구성될 수도 있다.
도 2에서 제어기(20) 내 보상 로직부(22)는 상기한 타이어 압력 정보로부터 보상 토크를 산출하며, 모터 제어 로직부(23)는 보상 토크에 의해 보상된 토크의 출력이 이루어지도록 MDPS 모터의 구동을 제어하기 위한 제어신호를 출력한다.
또한, 모터부(30)에서는 제어기(20)의 모터 제어 로직부(23)가 출력하는 제어신호에 따라 인버터가 구동하여 MDPS 모터로 인가되는 모터 전류를 제어하고, 이에 보상된 토크를 출력하도록 MDPS 모터가 구동하여 노면 구배가 반영된 조타 보조력을 발생시키게 된다.
이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 제어 과정에 대해 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 차량 주행 중 운전자 조향 입력(운전자 조향휠 조작)이 있게 되면, 제어기(20)가 MDPS 로직에 따라 운전자 조향 입력 정보(조향각, 조향토크, 조향각속도 등)와 차량 상태 정보(차속, 휠속, 엔진회전수, 요레이트 등)에 기초하여 운전자 조타력 보조를 위한 조향 보조 토크를 산출하며, 이러한 MDPS 로직의 조향 보조 토크 산출 과정에 대해서는 통상의 전동식 조향 시스템에서와 차이가 없으므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.
이와 더불어, 제어기(20)는 TPMS(17)로부터 수신된 타이어 상태 정보, 즉 타이어 압력 정보를 이용하여 각 차륜의 타이어 반경 변화량을 계산한다(S11).
도 4는 타이어 정보를 나타내는 참고 도면으로서, P는 타이어 압력을, Rt는 변형이 가해지지 않은 상태의 정상적인 타이어 고유 반경을, Rw는 휠 반경을 나타낸다.
또한, θ는 타이어의 변형각을 나타내고, δ는 타이어 반경 변화량을 나타낸다.
본 발명에서는 제어기(20)가 TPMS(17)로부터 전송된 각 차륜의 타이어 압력을 수신하고(S21), 각 차륜에 대해 설정 입력된 타이어 및 휠 고유 정보와 수신된 타이어 압력 정보를 이용하여 타이어 압력 변화와 부피 변화의 관계로부터 현재의 타이어 부피를 계산한다(S22).
하기 수학식 1은 타이어의 압력 변화와 부피 변화의 관계를 나타내는 식이다.
[수학식 1]
ΔP = - βΔV
여기서, β는 공기의 체적 변화율을 나타낸다.
수학식 1에서는 기준압력과 그 기준압력에서의 타이어 부피, 즉 기준부피를 알고 있을 때 TPMS(17)로부터 수신된 현재의 타이어 압력을 알게 되면 현재의 타이어 부피(Vt)를 계산할 수 있게 된다.
여기서, 기준압력은 평지에서의 정상적인 타이어 압력이 될 수 있으며, 기준부피는 타이어 압력이 기준압력일 때 타이어 부피가 될 수 있다.
이러한 기준압력과 기준부피, 그리고 공기의 체적 변화율(β) 값은 미리 제어기(20)에 설정 입력된다.
이에 따라 제어기(20)가 현재의 타이어 압력을 TPMS(17)에서 수신하여 알게 되면 현재의 타이어 부피(Vt)를 알 수 있게 된다.
수학식 1에서 ΔP는 기준압력과 현재 타이어 압력의 차이를 나타내고, ΔV는 기준부피와 현재 타이어 부피의 차이를 나타낸다.
상기와 같이 제어기(20)에서는 TPMS(17)에서 수신된 타이어 압력으로부터 수학식 1을 이용하여 타이어 부피(Vt)를 계산하게 되며, 이후 타이어 부피(Vt)로부터 타이어 변형각(θ)을 계산한다(S23).
타이어 반경 변화량(δ) 및 지면과 접촉하는 타이어 면적(A)은 아래의 수학식 2, 3과 같으며, 수학식 4는 각 차륜의 타이어 및 휠에 대한 고유 정보와 실시간 정보인 타이어 변형각(θ)으로부터 타이어 부피(Vt)가 구해지는 식이다.
[수학식 2]
Figure pat00001
[수학식 3]
Figure pat00002
수학식 3에서 t는 타이어 두께를 나타낸다.
결국, 수학식 1을 이용하여 타이어 부피(Vt)가 계산되면, 수학식 3을 이용하여 타이어 부피(Vt)와 해당 차륜의 타이어 및 휠에 대한 고유 정보(t, Rt, Rw)로부터 타이어 변형각(θ)이 계산될 수 있다.
또한, 상기와 같은 방법으로 각 차륜의 타이어 변형각(θ)이 계산되면, 수학식 2를 이용하여 타이어 변형각(θ)과 타이어 고유 반경(Rt)으로부터 타이어 반경 변화량(δ)이 계산될 수 있다(S24).
상기와 같은 타이어 반경 변화량(δ)은 전륜과 후륜의 타이어에 대해 구해지는데, 전륜과 후륜이 각각 좌측륜과 우측륜을 가지므로, 본 발명에서 전륜과 후륜의 타이어 반경 변화량(δ)으로는 좌측륜과 우측륜 중 어느 하나의 타이어 반경 변화량이 선택적으로 사용될 수 있다.
또는 4개의 차륜에 대해 모두 타이어 반경 변화량이 계산되면, 전륜과 후륜에 있어서 각각 좌측륜의 타이어 반경 변화량과 우측륜의 타이어 반경 변화량의 평균값을 구하여 전륜의 타이어 반경 변화량과 후륜의 타이어 반경 변화량으로 사용하도록 설정될 수 있다.
상기와 같이 전륜의 타이어 반경 변화량과 후륜의 타이어 반경 변화량이 실시간으로 구해지면, 제어기(20)는 전륜의 타이어 반경 변화량과 후륜의 타이어 반경 변화량의 차이(이하 '전후륜 타이어 반경 변화량 차이'라 칭함)를 구하게 되고, 이 전후륜 타이어 반경 변화량 차이로부터 현재의 주행 도로가 경사로인지를 판단한다(S12).
차량이 오르막길을 주행하고 있을 경우 차량의 무게가 뒤쪽으로 쏠리기 때문에 차량의 하중이 후륜으로 이동하여 타이어 반경 변화량(δ)은 전륜에 비해 후륜에서 더 크게 나타난다.
반면, 차량이 내리막길을 주행하고 있을 경우 차량의 무게가 앞쪽으로 쏠리기 때문에 차량의 하중이 전륜으로 이동하여 타이어 반경 변화량(δ)은 전륜에서 후륜에 비해 더 크게 나타난다.
따라서, 전후륜 타이어 반경 변화량 차이를 '전륜의 타이어 반경 변화량 - 후륜의 타이어 반경 변화량'으로 정의할 경우, 전후륜 타이어 반경 변화량 차이가 양의 값이면 내리막길을 주행하고 있는 것이며, 음의 값이면 오르막길을 주행하고 있는 것이다.
이와 같이 전후륜 타이어 반경 변화량 차이를 구하게 되면, 차량이 오르막길을 주행하고 있는지, 아니면 내리막길을 주행하고 있는지를 판단할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에서는 전후륜 타이어 반경 변화량 차이의 절대값이 기준값 이상으로 큰 경우에만 경사로 주행 상황인 것으로 판단하여 보상 토크를 반영하는 모터 구동 제어를 수행한다.
즉, 주행 도로가 일정 수준 이상의 큰 노면 구배(도로 기울기)를 가질 경우에만 노면 구배에 따른 토크 보상 제어를 수행하는 것이며, 그렇지 않을 경우 노면 구배에 따른 토크 보상 제어는 수행하지 않고(보상 토크 '0'이 됨) 기존과 마찬가지로 MDPS 로직부(21)에서 산출된 조향 보조 토크를 출력하도록 MDPS 모터의 구동을 제어하게 된다(S16).
또한, 바람직한 실시예에서, 경사로 주행 상황인 경우 차량의 급가속 및 급감속 여부를 더 판단하여(S13) 차량의 거동 상태가 급가속 및 급감속이 아닌 경우에만 보상 토크를 반영하는 모터 구동 제어를 수행한다.
이는 차량의 급가속 및 급감속에 의한 하중 이동으로 인하여 발생하는 전후륜 타이어 반경 변화량의 차이는 무시하고자 하는 것으로, 급가속 및 급감속일 경우에는 노면 구배에 따른 토크 보상 제어는 수행하지 않고(보상 토크 '0'이 됨) 기존과 마찬가지로 MDPS 로직부(21)에서 산출된 조향 보조 토크로 출력이 이루어질 수 있도록 MDPS 모터의 구동을 제어하게 된다(S16).
상기와 같은 차량의 급가속 및 급감속은 차속 신호의 미분 신호를 이용하여 판단할 수 있으며, 차속 신호의 미분으로부터 구해지는 차량의 가속도 및 감속도가 설정값 이상인 경우 급가속(양의 값인 가속도가 설정값 이상인 경우) 또는 급감속(음의 값인 감속도의 절대값이 설정값 이상인 경우) 상태인 것으로 판단한다.
본 발명에서 전술한 타이어 반경 변화량 계산, 전후륜 타이어 반경 변화량 차이 계산, 경사로 판단, 차량의 급가속 및 급감속 판단 등의 과정은 제어기(20) 내 보상 로직부(22)에서 수행하도록 설정될 수 있다.
다음으로, 제어기(20)의 보상 로직부(22)에서는 주행 도로가 경사로이면서 차량의 거동 상태가 급가속 및 급감속이 아닌 경우 노면 구배에 대응되는 보상 토크를 산출하는데(S14), 보상 토크는 전후륜 타이어 반경 변화량 차이에 따른 값으로 결정된다.
전후륜 타이어 반경 변화량 차이는 노면 구배에 따라 달라지는 값으로, 주행 도로의 노면 구배가 클수록 전후륜 타이어 반경 변화량 차이의 절대값이 커지게 되고, 전후륜 타이어 반경 변화량 차이의 절대값이 큰 값일수록 노면 구배가 큰 도로가 된다.
이를 위해 제어기(20)에는 전후륜 타이어 반경 변화량 차이에 대응되는 보상 토크가 미리 설정되며, 도 6은 전후륜 타이어 반경 변화량 차이(절대값)에 대해 보상 토크가 설정된 예를 나타내고 있다.
도 6의 선도를 참조하면, 전후륜 타이어 반경 변화량 차이(절대값)가 클수록 보상 토크가 커지도록 설정되어 있다.
다만, 전후륜 타이어 반경 변화량 차이(절대값)가 일정값 이상을 넘어가게 되면 보상 토크가 일정한 값으로 구해질 수 있도록 보상 토크의 한계값이 미리 설정된다.
즉, 전후륜 타이어 반경 변화량 차이(절대값)가 상기 일정값 이상으로 커지더라도 보상 토크는 한계값 이상으로 증가하지 않도록 설정한 것이며, 이에 상기 일정값 이상인 조건에서는 상기 한계값으로 보상 토크가 구해지도록 되어 있다.
상기와 같이 보상 토크가 구해지고 나면, 오르막길인 경우 조타 보조력을 보상 토크에 해당하는 양만큼 줄이는 토크 보상이 이루어지고(즉, 조향 보조 토크에서 보상 토크를 감하여 토크 보상함), 내리막길인 경우 조타 보조력을 보상 토크에 해당하는 양만큼 증가시키는 토크 보상이 이루어진다(즉, 조향 보조 토크에서 보상 토크를 더하여 토크 보상함).
이때, 보상 로직부(22)에서 산출된 보상 토크를 MDPS 로직부(21)에서 산출된 조향 보조 토크에 더하거나 빼서 상기 보상 토크만큼의 토크 보상이 이루어지도록 하며(S15), 모터 제어 로직부(23)가 보상된 토크의 출력이 이루어지도록 MDPS 모터의 구동을 제어하기 위한 제어신호를 출력하게 된다.
이에 제어신호에 따라 MDPS 모터의 구동이 제어되고, 결국 노면 구배에 따라 토크 조타력 보조가 이루어질 수 있게 된다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
11 : 조향각센서 12 : 토크센서
13 : 차속센서 14 : 휠속센서
15 : 엔진회전수 센서 16 : 요레이트 센서
17 : TPMS 20 : 제어기
21 : MDPS 로직부 22 : 보상 로직부
23 : 모터 제어 로직부 30 : 모터부

Claims (9)

  1. 운전자 조향휠 조작에 따라 운전자 조타 보조를 위한 조향 보조 토크를 산출하는 단계;
    타이어 압력 모니터링 시스템을 통해 취득된 타이어 상태 정보에 기초하여 차량의 전륜 타이어 반경 변화량과 후륜 타이어 반경 변화량을 계산하는 단계;
    상기 산출된 전륜 타이어 반경 변화량과 후륜 타이어 반경 변화량에 기초하여 주행 도로가 경사로인지를 판단하는 단계;
    전륜 타이어 반경 변화량과 후륜 타이어 반경 변화량의 차이 값인 전후륜 타이어 반경 변화량 차이에 대응하는 보상 토크를 결정하는 단계; 및
    주행 도로가 경사로인 것으로 판단한 경우 상기 조향 보조 토크를 상기 보상 토크만큼 보상하여 보상된 토크의 출력이 이루어지도록 조향 모터의 구동을 제어하는 단계;
    를 포함하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 타이어 반경 변화량을 계산하는 단계는,
    타이어 압력 모니터링 시스템에서 취득된 해당 차륜의 타이어 압력(P) 정보를 이용하여 타이어 압력 변화(ΔP)와 부피 변화(ΔP)의 관계로부터 현재의 타이어 부피(Vt)를 계산하는 단계;
    상기 계산된 타이어 부피(Vt)와 설정된 타이어 및 휠에 대한 고유 정보를 이용하여 타이어 변형각(θ)을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 타이어 변형각(θ)과 변형이 가해지지 않은 상태의 타이어 고유 반경 정보(Rt)를 이용하여 타이어 반경 변화량(δ)을 계산하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 타이어 변형각(θ)은
    상기 타이어 부피(Vt)와 타이어 및 휠에 대한 고유 정보인 타이어 두께(t), 타이어 고유 반경(Rt) 및 휠 반경(Rw)을 이용하여 아래의 수학식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
    [수학식]
    Figure pat00003

  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 타이어 반경 변화량(δ)은 아래의 수학식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
    [수학식]
    Figure pat00004

  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 보상 토크는 전후륜 타이어 반경 변화량 차이(절대값임)가 클수록 큰 값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 전후륜 타이어 반경 변화량 차이(절대값임)가 일정값 이상을 넘어가게 되면 보상 토크가 일정한 값으로 구해질 수 있도록 보상 토크의 한계값이 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 전후륜 타이어 반경 변화량 차이가 '전륜의 타이어 반경 변화량 - 후륜의 타이어 반경 변화량'으로 정의되고,
    상기 전후륜 타이어 반경 변화량 차이가 양의 값이면 조향 보조 토크에서 보상 토크를 감하여 토크 보상하며,
    상기 전후륜 타이어 반경 변화량 차이가 음의 값이면 조향 보조 토크에서 보상 토크를 더하여 토크 보상하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 전후륜 타이어 반경 변화량 차이의 절대값이 기준값 이상으로 큰 경우에만 경사로 주행 상황인 것으로 판단하여 상기 조향 보조 토크를 상기 보상 토크만큼 보상하는 토크 보상을 수행하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    차량의 가속도가 설정값 이상인 급가속이거나 차량의 감속도(절대값)가 설정값 이상인 급감속인 경우 상기 조향 보조 토크를 상기 보상 토크만큼 보상하는 토크 보상을 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
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