KR20170099012A

KR20170099012A - 전동식 조향 장치의 제어 방법

Info

Publication number: KR20170099012A
Application number: KR1020160020490A
Authority: KR
Inventors: 김태홍; 김도영
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2016-02-22
Filing date: 2016-02-22
Publication date: 2017-08-31
Anticipated expiration: 2036-02-22
Also published as: KR101811232B1; DE102017202814B4; CN107097843B; US10414430B2; CN107097843A; US20170240201A1; DE102017202814A1

Abstract

본 발명은 전동식 조향 장치의 제어 방법에 관한 것으로, 제어기가 끝단홀딩 주행을 판단하는 단계, 상기 끝단홀딩 주행의 판단 결과에 따라, 상기 제어기가 댐핑 부스트게인 적용모드를 온 또는 오프 시키는 단계, 상기 제어기가 상기 댐핑 부스트게인 적용모드의 온 또는 오프에 따라 출력되는 값과 댐핑출력값 검출부에서 출력된 값을 곱셈 연산하여 댐핑 보정값으로 출력하는 단계, 및 상기 댐핑 보정값을 반영하여, 상기 제어기가 랙앤드스톱 제어구간에서 모터의 출력토크를 제어하는 단계를 포함한다.

Description

전동식 조향 장치의 제어 방법{MOTOR DRIVEN POWER STEERING SYSTEM CONTROL METHOD}

본 발명은 전동식 조향 장치의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 운전자가 조향휠의 일 측(좌 또는 우) 끝단으로 조타하였다가 주행 시나 주행 후, 모든 조향관련시스템(예 : 기구부, 타이어 등)이 끝단으로 비틀어진 상태에서, 다시 동일 방향 끝단으로 재 조타 시 발생되는 추가 충격량을 저감하여 기구 시스템을 보호하고 충격 소음을 저감할 수 있도록 하는 전동식 조향 장치의 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 조타(또는 조향)시에 운전자의 조타력을 저감시키기 위한 동력 보조 조향장치로는, 유압펌프에서 유압을 형성하여 조타력을 보조(assist)하는 유압식 조향장치(Hydraulic Power Steering System), 및 전동모터의 구동토크를 이용하여 조타력을 보조하는 전동식 조향장치(Motor Driven Power Steering System)가 사용되고 있다.

이러한 전동식 조향 장치에는 운전자의 끝단 조타시 발생되는 충격량을 감소시키는 랙앤드스톱(RackEndStop) 또는 소프트앤드락(SoftEndLock) 로직이 채용된다.

그런데 종래의 랙앤드스톱(소프트앤드락) 로직은, 조타각(또는 조향각)의 일 측 끝단(즉, 좌측 끝단이나 우측 끝단)으로 조타하였다가 주행 후 다시 주행 방향의 끝단(즉, 우측 끝단이나 좌측 끝단)으로 조타 시 타이어 또는 기구적 탄성특성(즉, 이미 끝단으로 비틀어진 상태에서 역 조타 후 재 끝단 조타 시 끝단으로 비틀어진 상태로 다시 돌아가려는 관성특성)에 따른 조타 소음과 충격 및 이질감이 발생하는 문제점이 있다.

또한 종래의 랙앤드스톱(소프트앤드락) 로직은, 일반 노면조건 기준으로 튜닝된 출력 제한치가 고 마찰 노면에 적용될 경우 끝단 출력이 제한됨에 따라 오히려 출력 부족에 따른 이질감 등이 발생하는 문제점이 있고, 반대로 일반 노면조건 기준으로 튜닝된 출력 제한치가 저 마찰 노면에 적용될 경우 출력제한 값이 충분히 않게 되어 랙앤드스톱 로직(또는 출력제한 로직)이 제대로 동작되지 않아 끝단 충격소음 및 이질감 등이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 특허등록번호 제10-0247334호(1999.12.10. 등록, 전동 동력조향장치)에 개시되어 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 운전자가 조향휠의 일 측(좌 또는 우) 끝단으로 조타하였다가 주행 시나 주행 후, 모든 조향관련시스템(예 : 기구부, 타이어 등)이 끝단으로 비틀어진 상태에서, 다시 동일 방향 끝단으로 재 조타 시 발생되는 추가 충격량을 저감하여 기구 시스템을 보호하고 충격 소음을 저감할 수 있도록 하는 전동식 조향 장치의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 저 마찰 노면과 고 마찰 노면을 판별하고 해당 노면에 따라 랙앤드스톱 로직의 출력 제한치를 가변함으로써 끝단 조타감을 향상시킬 수 있도록 하는 전동식 조향 장치의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 전동식 조향 장치의 제어 방법은, 제어기가 끝단홀딩 주행을 판단하는 단계; 상기 끝단홀딩 주행의 판단 결과에 따라, 상기 제어기가 댐핑 부스트게인 적용모드를 온 또는 오프 시키는 단계; 상기 제어기가 상기 댐핑 부스트게인 적용모드의 온 또는 오프에 따라 출력되는 값과 댐핑출력값 검출부에서 출력된 값을 곱셈 연산하여 댐핑 보정값으로 출력하는 단계; 및 상기 댐핑 보정값을 반영하여, 상기 제어기가 랙앤드스톱 제어구간에서 모터의 출력토크를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 끝단홀딩 주행은, 운전자가 조향휠을 어느 일 측 방향으로 풀턴(Full Turn) 조작하는 주행인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제어기는, 차속, 랙바 위치, 및 랙바의 최대 위치를 학습하는 학습부에서 학습되어 출력되는 랙바 위치 중 적어도 하나 이상의 정보에 기초하여 끝단홀딩 주행을 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제어기는, 끝단홀딩 조타 후 주행하는 경우, 댐핑 부스트게인 적용모드를 온 시킨 후, 조향각 및 랙바의 초기위치, 조타속도 중 적어도 하나 이상을 고려하여 산출된 댐핑 부스트게인 값을 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제어기는, 끝단홀딩 조타 주행을 하지 않은 경우, 댐핑 부스트게인 적용모드를 오프 시킨 후, 댐핑 부스트게인 값으로 '1'을 출력하여, 실질적으로는 댐핑 부스트게인 값을 미적용 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 전동식 조향 장치의 제어 방법은, 제어기가 노면의 마찰 상태를 판단하는 단계; 상기 판단에 따라 노면이 고 마찰 모드인 경우, 상기 제어기가 출력제한을 오프시키는 단계; 상기 판단에 따라 노면이 중 마찰 모드인 경우, 상기 제어기가 기 설정된 랙앤드스톱 기능에 따라 출력되는 기존 출력제한값을 적용시키는 단계; 및 상기 판단에 따라 노면이 저 마찰 모드인 경우, 상기 제어기가 추가 출력제한값을 적용시키는 단계;를 포함하여 랙앤드스톱 제어구간에서 모터의 출력토크를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제어기는, 랙바 위치, 랙바 속도, 랙바의 최대 위치를 학습하는 학습부에서 학습되어 출력되는 랙바 위치, 및 출력제어값 검출부에서 기존의 방식에 따라 랙앤드스톱 기능이 적용 출력되는 출력제어값 중 적어도 하나 이상의 정보에 기초하여 현재 주행중인 노면의 마찰을 검출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제어기는, 학습부를 통해 끝단 랙바 위치를 학습한 후, ⓐ(끝단각-β)지점에서 랙 속도 및 랙 추력에 따른 임계값(Threshold값)에 따라 고,중,저 마찰 모드를 판단하고, ⓑ(끝단각-γ)지점에서 추가로 랙 추력에 따른 고,중,저 마찰 모드를 재 판단하여, 상기 ⓐ,ⓑ 두 지점이 고,중,저 마찰모드에 따라 기 설정된 전류조건과 기울기 패턴을 만족하는지 여부에 따라 해당 노면의 마찰 모드를 최종 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 출력제한을 오프시키는 단계는, 노면이 이미 고 마찰에 의해 충분한 제한이 걸린 상태이므로, 상기 제어기가 전류를 인가하지 않도록 OFF 시키거나 제한치를 상향시키는 단계인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 추가 출력제한값을 적용시키는 단계는, 노면의 마찰이 중 마찰보다 적은 상태이므로, 상기 제어기가 중 마찰인 경우보다 더 적은 전류가 인가되게 적용시키는 단계인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 운전자가 조향휠의 일 측(좌 또는 우) 끝단으로 조타하였다가 주행 시나 주행 후, 모든 조향관련시스템(예 : 기구부, 타이어 등)이 끝단으로 비틀어진 상태에서, 다시 동일 방향 끝단으로 재 조타 시 발생되는 추가 충격량을 저감하여 기구 시스템을 보호하고 충격 소음을 저감할 수 있도록 하며, 또한 저 마찰 노면과 고 마찰 노면을 판별하고 해당 노면에 따라 랙앤드스톱 로직의 출력 제한치를 가변함으로써 끝단 조타감을 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 3은 상기 도 2에 있어서, 끝단각에서 판단한 마찰모드에 대한 설명을 위하여 보인 그래프.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전동식 조향 장치의 제어 방법의 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 조향 장치의 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 제어 장치는, 조향각 센서(10), 차속 센서(20), 토크 센서(30), 제어기(40) 및 모터(50)를 포함한다.

본 실시예에서, 전동식 조향 장치는 모터(50)를 이용하여 조타력을 보조하는 MDPS(Motor Driven Power Steering System)가 채용될 수 있다. 본 실시예에서 MDPS에는 모터(50)가 조향축(미도시)에 결합된 컬럼 구동방식(C-MDPS), 모터(50)가 핸들축(미도시)의 피니언 기어에 결합된 피니언 구동방식(P-MDPS), 및 모터(50)가 랙 기어(미도시)에 결합된 랙 구동 방식(R-MDPS)에 모두 적용될 수 있다.

참고로, 본 실시예에서는 랙 구동방식(R-MDPS)을 예시로 설명한다.

통상적으로, 랙 구동방식은 모터(50)에 의한 구동 토크를 받아 랙바(rack bar)(미도시)의 축방향 이동을 구현하는 방식으로, 모터(50)의 회전력을 랙바의 축방향 직선 이동력으로 전환하며, 이를 위해 벨트와 풀리 및 볼너트, 베어링, 볼스크류 타입의 랙바 등이 사용된다. 즉, 감속기 내부에서 볼너트가 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된 상태로 랙바에 결합되고, 구동풀리가 모터(50)의 구동축에, 종동 풀리가 랙바에 결합된 볼너트에 회전력을 전달하도록 고정되며, 모터(50)측의 구동풀리와 볼너트측의 종동풀리 간에는 벨트로 연결되어 모터(50)의 회전력을 풀리 및 벨트를 통해 랙바에 전달하게 된다. 이때, 볼너트와 랙바의 볼스크류 구조에 의해 모터(50)의 회전력이 랙바의 직선이동력으로 전환된다.

상기 토크 센서(30)는 조향휠(Steering Wheel)(미도시)의 조향 토크를 검출하여 상기 제어기(40)에 입력한다.

상기 조향각 센서(10)는 조향휠의 조향각을 검출하여 상기 제어기(40)에 입력한다.

상기 차속 센서(20)는 차량의 차속을 감지하여 상기 제어기(40)에 입력한다.

상기 제어기(40)는 상기 토크 센서(30)와 조향각 센서(10) 및 차속 센서(20) 각각으로부터 입력받은 조향 토크, 조향각, 차속, 및 조향각에 기초하여 검출한 조향각속도 또는 모터회전속도를 통해 검출한 랙 이동속도를 이용하여 기 설정된 전동식 조향 장치(Motor Driven Power Steering System)의 출력제어값 출력 로직에 따라 출력제어값을 검출하고, 랙바의 현재 위치를 토대로 랙앤드스톱 제어구간을 설정한 후 검출된 랙앤드스톱 제어구간을 토대로 상기 모터(50)의 출력토크를 제어한다.

상기 제어기(40)는 출력제어값 검출부(45), 학습부(41), 초기 출력제한값 검출부(42), 댐핑출력값 검출부(43), 최종 출력제한값 검출부(44) 및 출력토크 제어부(46)를 포함한다.

통상적으로, 운전자가 조향휠을 풀턴(Full turn) 조작할 경우, 랙앤드스톱 기능은 상기 모터(50)의 출력 토크를 감소시켜 상기 모터(50)로 인가되는 전류를 제한함으로써 랙바의 스토퍼와 기어박스의 IBJ 소켓(하우징) 간의 충격을 최소화시킨다. 이를 위한 랙앤드스톱 제어구간은 상기한 바와 같이 랙바의 스토퍼와 기어박스의 IBJ 소켓(하우징) 간의 충돌이 발생되기 직전의 랙바의 위치 범위이다.

이에 상기 제어기(40)는 랙바가 랙앤드스톱 제어구간에 진입하면 모터(50)의 출력 토크를 제한하여 랙바의 스토퍼와 기어박스의 IBJ 소켓 간의 충돌로 인한 충격을 최소화시킴으로써, 충격으로 인한 소음을 감소시키고 부품의 기계적 손상을 방지한다.

상기 랙앤드스톱 제어구간은 랙바의 최대 위치를 기준으로 설정된다.

예컨대 랙바의 최대위치가 좌측 및 우측 방향으로 각각 '-77 ~ +77'로 설정될 경우, 랙앤드스톱 제어구간은 조타 방향 각각에 대해 '-77 ~ -70' 및 '+70 ~ +77'로 설정될 수 있다. 이 경우, 상기 제어기(40)는 랙바의 현재 위치가 '-77 ~ -70' 또는 '+70 ~ +77'에 진입하면 상기 모터(50)로 출력되는 출력 토크를 제한함으로써 랙바의 스토퍼와 기어박스의 IBJ 소켓(하우징) 간의 충격을 최소화시킨다.

한편, 랙앤드스톱 제어구간은 상기한 바와 같이 랙바의 최대 위치를 바탕으로 설정되는데, 랙바의 최대 위치는 기어박스 랙바의 길이 또는 좌우조타각 산포 등과 같은 하드웨어적인 차이에 의해 목표로 하는 값과 상이하게 제작될 수 있다.

이에, 상기 제어기(40)는 운전자가 조향휠을 풀턴시킬 경우 랙바의 현재 위치를 토대로 랙바의 최대 위치를 새롭게 검출하고 이를 토대로 랙앤드스톱 제어구간을 학습하며, 이후 랙바의 현재 위치가 랙앤드스톱 제어구간에 재진입할 경우 새롭게 학습한 랙앤드스톱 제어구간을 토대로 상기 모터(50)의 출력토크를 제어한다.

이를 위해, 상기 학습부(41)는 랙바의 현재 위치를 검출하고, 랙바의 현재 위치와 기 설정된 랙바의 최대 위치를 비교하여 비교 결과에 따라 랙바의 최대 위치를 갱신한다.

여기서, 랙바의 최대 위치는 상기한 바와 같이 제작시에 최초 설정된 값이 될 수 있으나, 이외에도 운전자의 조향 과정에서 이전에 검출된 랙바의 최대 위치도 포함될 수 있다.

한편, 상기 학습부(41)는 랙바의 현재 위치와 기 설정된 랙바의 최대 위치를 비교한 결과, 랙바의 현재 위치가 랙바의 최대 위치를 초과하면 랙바의 현재 위치로 랙바의 최대 위치를 갱신한다.

이 경우, 상기 학습부(41)는 갱신된 랙바의 최대 위치를 이용하여 랙앤드스톱 제어구간을 설정하는데, 랙바의 현재 위치와 랙바의 최대 위치 간의 차이값만큼 랙앤드스톱 제어구간을 쉬프트시킨다. 이 경우 상기 학습부(41)는 상기한 차이값만큼 랙앤드스톱 제어구간의 진입위치와 종료위치를 각각 이동시킨다.

이와 같은 랙앤드스톱 제어구간은 좌측 조타 방향과 우측 조타 방향에 각각 설정되는 바, 상기 학습부(41)는 운전자가 조향휠을 좌측 방향 또는 우측 방향으로 조향하여 랙바의 현재 위치가 랙바의 최대 위치를 초과할 때마다, 좌측 조타 방향과 우측 조타 방향 각각에 대해 랙앤드스톱 제어구간을 각각 독립적으로 설정한다.

상기 초기 출력제한값 검출부(42)는 상기한 바와 같이 랙바의 현재 위치 및 랙바의 이동속도를 검출하고, 이 랙바의 현재 위치 및 이동속도를 이용하여 초기 출력제한값을 검출한다. 아울러, 상기 초기 출력제한값 검출부(42)는 차량의 속도에 대응되는 기 설정된 차속 게인을 검출한 후, 초기 출력제한값을 보상한다. 여기서, 초기 출력제한값은 랙바의 현재 위치 및 이동속도에 따라 2차원 룩업테이블로 구성된다.

상기 댐핑출력값 검출부(43)는 조타속도, 모터(50)의 회전속도 또는 랙바의 이동속도 중 적어도 하나를 이용하여 댐핑출력값을 검출한다. 이 경우, 댐핑출력값은 상기한 조타속도, 모터(50)의 회전속도 또는 랙바의 이동속도 중 어느 하나에 대해 기 설정된다. 여기서, 댐핑출력값은 상기한 초기 출력제한값을 보정하여 최종 출력제한값을 검출하는데 이용된다.

상기 최종 출력제한값 검출부(44)는 상기 초기 출력제한값 검출부(42)와 댐핑출력값 검출부(43) 각각으로부터 초기 출력제한값과 댐핑출력값을 입력받고, 이들 초기 출력제한값과 댐핑출력값을 이용하여 최종 출력제한값을 검출한다.

이 경우, 상기 최종 출력제한값 검출부(44)는 초기 출력제한값에서 댐핑출력값을 차감하여 최종 출력제한값을 검출한다. 이 경우 댐핑출력값이 초기 출력제한값보다 상대적으로 클 경우 최종 출력제한값이 (-)값이 될 수 있다.

여기서, 최종 출력제한값이 (+)일 경우 전동식 조향 장치의 출력을 제한하는 방식이 되며, 최종 출력제한값이 (-)일 경우 전동식 조향 장치의 출력방향과 반대의 출력을 낼 수 있다.

상기 출력제어값 검출부(45)는 토크 센서(30)와 조향각 센서(10), 차속 센서(20) 각각으로부터 입력된 조향 토크, 조향각, 차속, 및 조향각을 통해 검출한 조향각속도를 이용하여 기 설정된 전동식 조향 장치의 출력제어값 출력 로직에 따라 출력제어값을 검출한다.

여기서, 상기 출력제어값 검출부(45)는 기존의 전동식 조향 장치의 출력제어값 출력 로직에 따라 출력제어값을 검출하는 바, 기존의 방식에 따라 랙앤드스톱 기능이 적용된 출력제어값을 검출한다. 이때 상기 전동식 조향 장치의 출력제어값 출력 로직은 전동식 조향 장치의 모터 제어시 일반적으로 채용된 기술인 바, 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.

상기 출력토크 제어부(46)는 상기 최종 출력제한값 검출부(44)와 출력제어값 검출부(45) 각각으로부터 최종 출력제한값 및 출력제어값을 각각 입력받고, 최종 출력제한값 및 출력제어값을 비교하여 그 비교 결과에 따라 최종 출력제한값 및 출력제어값 중 어느 하나를 토대로 상기 모터(50)를 제어한다.

즉, 상기 출력토크 제어부(46)는 최종 출력제한값과 출력제어값을 비교하는데, 최종 출력제한값과 출력제어값 중 상대적으로 작은 값에 따라 모터(50)의 출력토크를 제어하되, 예를 들어 최종 출력제한값이 출력제어값 보다 작으면 최종 출력제한값에 따라 상기 모터(50)의 출력토크를 제어한다.

여기서, 상기 모터(50)의 출력 토크를 최종 출력제한값 등을 통해 제한하는 것은 모터(50)의 출력 전류를 제한하는 것으로 대체 가능하다.

또한 랙바의 위치 대신에 조향각 센서(10)에 의해 검출된 조향각 또는 모터회전각을 통해 검출된 조향각이 채용될 수 있고, 랙바의 이동속도 대신에 조향각을 통해 획득한 조향각속도 또는 모터회전속도를 통해 획득한 조향각속도가 채용될 수 있다.

상기와 같이 본 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 제어 장치는 랙바의 끝단 위치를 기반으로 랙앤드스톱 제어구간을 변경하고 변경된 랙앤드스톱 제어구간을 바탕으로 전동식 조향 장치의 출력제한값을 검출하여 랙바 길이 양산 산포에 의한 성능 차이를 개선한다.

또한 본 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 제어 장치는 조향각 끝단 조타시 발생되는 충격량 저감하여 랙바의 스토퍼와 기어박스의 IBJ 소켓(하우징) 간의 충돌로 인한 충격을 완화시키고, 충격으로 인한 소음을 감소시키고 부품의 기계적 손상을 방지한다.

그런데 이러한 기존의 랙앤드스톱 로직은, 조타각(또는 조향각)의 일 측 끝단(즉, 좌측 끝단이나 우측 끝단)으로 조타한 상태에서 주행 시(즉, 조향 시스템이 완전히 끝단으로 비틀어진 상태) 릴리즈 후 다시 어느 일 측 끝단(즉, 우측 끝단이나 좌측 끝단)으로 조타할 경우 탄성특성(즉, 조향각의 중심으로 돌아가려는 특성)에 따른 조타 소음과 충격 및 이질감이 발생하는 문제점이 있으며, 또한 일반 노면조건 기준으로 튜닝된 출력 제한치가 고 마찰 노면에 적용될 경우 끝단 출력이 제한됨에 따라 오히려 출력 부족에 따른 이질감이 발생하는 문제점이 있고, 반대로 일반 노면조건 기준으로 튜닝된 출력 제한치가 저 마찰 노면에 적용될 경우 랙앤드스톱 로직(또는 출력제한 로직)이 제대로 동작되지 않아 소음 및 이질감이 발생하는 문제점이 있다.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 실시예를 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 제어 장치는, 상기 도 1에 도시된 제어기(40)의 구성에서 차이가 있으며, 따라서 상기 도 1에 도시된 구성과 차이가 있는 제어기(40)의 구성 요소에 대해서만 설명한다.

상기 제어기(40)는 끝단홀딩 주행판단부(61), 댐핑 부스트게인 출력부(62), 댐핑 보정값 출력부(63), 및 노면마찰 판단부(64)를 더 포함한다.

상기 끝단홀딩 주행판단부(61)는 운전자가 조향휠을 풀턴(Full turn) 조작하는지 판단한다.

상기 끝단홀딩 주행판단부(61)는 차속, 랙바 위치, 및 상기 학습부(41)에서 학습되어 출력되는 랙바 위치 중 적어도 하나 이상의 정보에 기초하여 운전자가 조향휠을 풀턴(Full turn) 조작하는지 판단한다.

상기 댐핑 부스트게인 출력부(62)는 상기 끝단홀딩 주행판단부(61)에서의 판단 결과에 따라, 풀턴 조타 후 주행 시 댐핑 부스트게인(Damping boost gain) 적용모드를 온(ON) 시킨다. 상기 댐핑 부스트게인 적용모드가 온(ON)되면, 상기 댐핑 부스트게인 출력부(62)는 차속을 고려하여 산출된 댐핑 부스트게인 값을 출력한다.

한편 풀턴 조타 주행을 하지 않은 경우, 상기 댐핑 부스트게인 출력부(62)는 댐핑 부스트게인(Damping boost gain) 적용모드를 오프(OFF) 시킨다. 상기 댐핑 부스트게인 적용모드가 오프(OFF)되면, 상기 댐핑 부스트게인 출력부(62)는 댐핑 부스트게인 값으로 '1'을 출력한다.

상기 댐핑 보정값 출력부(63)는 상기 댐핑출력값 검출부(43)에서 출력된 값과 상기 댐핑 부스트게인 출력부(62)에서 출력된 값을 곱셈 연산하여 산출된 댐핑 보정값을 출력한다.

상기 댐핑 보정값 출력부(63)는 상기 댐핑 부스트게인 출력부(62)에서 출력된 값이 '1'인 경우에는 상기 댐핑출력값 검출부(43)에서 출력된 값을 그대로 상기 최종 출력제한값 검출부(44)에 출력하고, 상기 댐핑 부스트게인 출력부(62)에서 출력된 값이 '1'이 아닌 경우에는 그 값에 상기 댐핑 부스트게인 출력부(62)에서 출력된 값을 곱셈 연산한 값을 상기 최종 출력제한값 검출부(44)에 출력한다.

따라서 운전자가 조향휠을 풀턴(Full turn) 조작 후 주행한 경우 상기 최종 출력제한값 검출부(44)는 상기 댐핑 부스트 게인 적용에 따라 기존 출력제한 Max값을 추가 저감할 수 있게 된다.

가령, 산비탈에 형성된 도로와 같이, S자 형태로 좌우 급회전 구간이 형성된 도로를 주행한다고 가정할 경우, 운전자는 일 측 방향으로 조향휠을 풀턴 조작 주행 후 다시 조타로 인해 비틀어진 방향으로 조향휠을 풀턴 조작하게 되는데, 이때 조향휠의 탄성특성(즉, 비틀어진 상태로 다시 돌아가려는 특성)에 따라 기존에는 조타 소음과 충격 및 이질감이 추가로 발생하였으나, 본 실시예에서는 댐핑 부스트게인 값이 적용된 댐핑 보정값을 상기 최종 출력제한값 검출부(44)에 출력하여 기존 출력제한 Max값을 추가 저감할 수 있게 됨으로써, 조타 소음과 충격 및 이질감을 저감시키는 효과가 있다.

상기 노면마찰 판단부(64)는 노면의 마찰 상태를 판단한다.

즉, 상기 노면마찰 판단부(64)는 랙바 위치(즉, 랙 위치), 랙바 속도(즉, 랙 속도), 상기 학습부(41)에서 학습되어 출력되는 랙바 위치, 및 상기 출력제어값 검출부(45)에서 기존의 방식에 따라 랙앤드스톱 기능이 적용 출력되는 출력제어값 중 적어도 하나 이상의 정보에 기초하여 현재 주행중인 노면의 마찰을 검출한다.

예컨대 상기 노면마찰 판단부(64)는 상기 학습부(41)를 통해 끝단 랙 위치(랙바 위치)를 학습한 후, ⓐ(끝단각-β)지점(즉, 끝단으로부터 β만큼 이전 지점)에서 랙 속도 및 랙 추력에 따른 임계값(Threshold값)에 따라 고,중,저 마찰 모드를 판단하고, ⓑ(끝단각-γ)지점(즉, 끝단으로부터 γ만큼 이전 지점)에서 추가로 랙 추력에 따른 고,중,저 마찰 모드를 재 판단한다(도 3의 그래프 참조).

도 3은 상기 도 2에 있어서, 끝단각에서 판단한 마찰 모드에 대한 설명을 위하여 보인 그래프이다.

도 3의 그래프에서 x축은 랙바 위치를 나타내고 y축은 전류값을 나타낸다.

도 3을 참조하면, 상기 노면마찰 판단부(64)는 ⓐ(끝단각-β)지점에서 모드 전환 후 노면 부하 재 변경 시 끝단 지점에서 2차 추가 판단기준 적용한다.

이에 따라 일반 노면 주행 시 끝단에서 미세 조타를 할 경우에 적은 토크만 필요로 함에 따라, 만약 고,저 마찰노면 판별 시 오판할 수 있는 문제점이 있기 때문에, 본 실시예에서는 이를 방지하기 위하여 정상(Normal) 조타 조건(예 : 특정 속도, 특정 조타각)에서 1차 포인트로 판별을 한 후 2차 포인트까지 토크의 상승패턴을 유지하면 고,저 마찰노면으로 판별한다.

실제로 정상(Normal) 조타 시 끝단으로 조타 할수록 토크가 증가하는 현상이 나타나며, 이러한 패턴이 일정수준 이하 혹은 이상인 조건에서 전류량을 계측하여, 두 포인트(즉, 1차 포인트 및 2차 포인트)가 모두 기 설정된 전류조건을 만족(예 : 도 3에 도시된 바와 같은 기울기 상승 조건을 만족)하고 패턴까지 만족시키면 해당 마찰로(예 : 고 마찰 노면, 중 마찰 노면, 저 마찰 노면)인 것으로 판별한다.

상기 노면마찰 판단부(64)는 고 마찰 모드 시 출력제한 OFF(즉, 이미 고 마찰에 의해 충분한 제한이 걸린 상태이므로 전류를 인가하지 않도록 OFF), 중 마찰 모드 시 기존 출력제한 값 적용, 저 마찰 모드 시 추가 출력제한 값 적용(즉, 마찰이 적기 때문에 중 마찰인 경우보다 더 적은 전류가 인가되게 적용)한다.

이에 따라 기존 랙앤드스톱 로직은 일반적인 환경에선 운전자가 끝단 조타 시 발생되는 충격량을 모터제어를 통해 소음을 저감할 수 있을 뿐, 끝단을 잡고 주행 후 다시 반대 측 끝단 조타 상황이나 정상(즉, 중 마찰)이 아닌 노면조건(즉, 저,고 마찰)에서는 목표로 하는 성능이 나올 수 없었다.

그러나 본 실시예에서는 차속 및 끝단 학습에 따라 정해진 끝단 위치에서 운전자가 끝단을 잡고 주행 시, 이에 따른 댐핑량을 타이어 비틀림 탄성 치 만큼을 고려하여 추가로 늘려줌으로써 소음 및 이질감을 개선할 수 있도록 한다.

또한 비정상 노면(즉, 저,고 마찰노면)을 판단하여 이에 따라 출력 제한치를 가변함으로써 운전자가 어떠한 조건에서도 최적화된 끝단 조향감을 유지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

이상으로 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: 조향각 센서
20: 차속 센서
30: 토크 센서
40: 제어기
41: 학습부
42: 초기 출력제한값 검출부
43: 댐핑출력값 검출부
44: 최종 출력제한값 검출부
45: 출력제어값 검출부
46: 출력토크 제어부
50: 모터
61 : 끝단홀딩 주행판단부
62 : 댐핑 부스트게인 출력부
63 : 댐핑 보정값 출력부
64 : 노면마찰 판단부

Claims

제어기가 끝단홀딩 주행을 판단하는 단계;
상기 끝단홀딩 주행의 판단 결과에 따라, 상기 제어기가 댐핑 부스트게인 적용모드를 온 또는 오프 시키는 단계;
상기 제어기가 상기 댐핑 부스트게인 적용모드의 온 또는 오프에 따라 출력되는 값과 댐핑출력값 검출부에서 출력된 값을 곱셈 연산하여 댐핑 보정값으로 출력하는 단계; 및
상기 댐핑 보정값을 반영하여, 상기 제어기가 랙앤드스톱 제어구간에서 모터의 출력토크를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 제어 방법.
제 1항에 있어서, 끝단홀딩 주행은,
운전자가 조향휠을 어느 일 측 방향으로 풀턴(Full Turn) 조작하는 주행인 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 제어 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제어기는,
차속, 랙바 위치, 및 랙바의 최대 위치를 학습하는 학습부에서 학습되어 출력되는 랙바 위치 중 적어도 하나 이상의 정보에 기초하여 끝단홀딩 주행을 판단하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 제어 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제어기는,
끝단홀딩 조타 후 주행하는 경우, 댐핑 부스트게인 적용모드를 온 시킨 후, 조향각 및 랙바의 초기위치, 조타속도 중 적어도 하나 이상을 고려하여 산출된 댐핑 부스트게인 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 제어 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제어기는,
끝단홀딩 조타 주행을 하지 않은 경우, 댐핑 부스트게인 적용모드를 오프 시킨 후, 댐핑 부스트게인 값으로 '1'을 출력하여, 실질적으로는 댐핑 부스트게인 값을 미적용 하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 제어 방법.
제어기가 노면의 마찰 상태를 판단하는 단계;
상기 판단에 따라 노면이 고 마찰 모드인 경우, 상기 제어기가 출력제한을 오프시키는 단계;
상기 판단에 따라 노면이 중 마찰 모드인 경우, 상기 제어기가 기 설정된 랙앤드스톱 기능에 따라 출력되는 기존 출력제한값을 적용시키는 단계; 및
상기 판단에 따라 노면이 저 마찰 모드인 경우, 상기 제어기가 추가 출력제한값을 적용시키는 단계;를 포함하여 랙앤드스톱 제어구간에서 모터의 출력토크를 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 제어 방법.
제 6항에 있어서, 상기 제어기는,
랙바 위치, 랙바 속도, 랙바의 최대 위치를 학습하는 학습부에서 학습되어 출력되는 랙바 위치, 및 출력제어값 검출부에서 기존의 방식에 따라 랙앤드스톱 기능이 적용 출력되는 출력제어값 중 적어도 하나 이상의 정보에 기초하여 현재 주행중인 노면의 마찰을 검출하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 제어 방법.
제 6항에 있어서, 상기 제어기는,
학습부를 통해 끝단 랙바 위치를 학습한 후,
ⓐ(끝단각-β)지점에서 랙 속도 및 랙 추력에 따른 임계값(Threshold값)에 따라 고,중,저 마찰 모드를 판단하고, ⓑ(끝단각-γ)지점에서 추가로 랙 추력에 따른 고,중,저 마찰 모드를 재 판단하여,
상기 ⓐ,ⓑ 두 지점이 고,중,저 마찰모드에 따라 기 설정된 전류조건과 기울기 패턴을 만족하는지 여부에 따라 해당 노면의 마찰 모드를 최종 판단하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 제어 방법.
제 6항에 있어서, 상기 출력제한을 오프시키는 단계는,
노면이 이미 고 마찰에 의해 충분한 제한이 걸린 상태이므로, 상기 제어기가 전류를 인가하지 않도록 OFF 시키거나 제한치를 상향시키는 단계인 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 제어 방법.
제 6항에 있어서, 상기 추가 출력제한값을 적용시키는 단계는,
노면의 마찰이 중 마찰보다 적은 상태이므로, 상기 제어기가 중 마찰인 경우보다 더 적은 전류가 인가되게 적용시키는 단계인 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 제어 방법.