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KR102703380B1 - 전동식 조향 시스템의 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

전동식 조향 시스템의 제어 장치 및 제어 방법 Download PDF

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KR102703380B1
KR102703380B1 KR1020190118587A KR20190118587A KR102703380B1 KR 102703380 B1 KR102703380 B1 KR 102703380B1 KR 1020190118587 A KR1020190118587 A KR 1020190118587A KR 20190118587 A KR20190118587 A KR 20190118587A KR 102703380 B1 KR102703380 B1 KR 102703380B1
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Abstract

본 발명은 전동식 조향 시스템의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것으로서, 조향 모터로 BLAC 모터가 아닌 DC 모터를 적용한 차량에서 DC 모터의 브러쉬와 정류자의 불안정한 접촉 상태에 기인하는 모터 소음 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 전동식 조향 시스템의 제어 장치 및 제어 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 차량의 차속 또는 휠속을 검출하는 제1 센서; 운전자의 조향휠 조작에 따른 조향각을 검출하는 제2 센서; 및 상기 제1 센서에 의해 검출되는 차속 또는 휠속 정보로부터 현재 차량 정차 상태임을 판단하고, 상기 제2 센서에 의해 검출되는 조향각 정보로부터 현재 조향휠 홀딩 상태임을 판단하면, 조향 모터에 인가되는 현재의 모터 인가 전류에 따라 모터 소음 저감을 위한 모터 전류 제어를 선택적으로 수행하도록 설정된 제어기;를 포함하는 전동식 조향 시스템의 제어 장치, 및 그 방법이 개시된다.

Description

전동식 조향 시스템의 제어 장치 및 제어 방법{Apparatus and method of controlling motor driven power steering system}
본 발명은 전동식 조향 시스템의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조향 모터로 BLAC 모터가 아닌 DC 모터를 적용한 차량에서 DC 모터의 브러쉬와 정류자의 불안정한 접촉 상태에 기인하는 모터 소음 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 전동식 조향 시스템의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 조향시에 운전자의 조타력을 저감하기 위한 동력 조향(power steering) 시스템으로는, 유압펌프에 의해 형성된 유압을 이용하여 운전자의 조타력을 보조(assist)하는 유압식 조향(HPS:Hydraulic Power Steering) 시스템과, 전동모터의 출력 토크를 이용하여 운전자의 조타력을 보조하는 전동식 조향(MDPS:Motor Driven Power Steering System, 이하 'MDPS'라 함) 시스템이 알려져 있다.
이 중에서 MDPS 시스템은 조타 보조를 위한 전동모터(조향 모터)의 출력 토크를 차량의 주행 조건에 따라 제어할 수 있으므로 유압식 조향 시스템에 비해 더욱 향상된 조타 성능과 조타감을 제공할 수 있다.
이에 따라, 최근 출시되는 차량에는 모터 출력에 의해 생성되는 조타 보조력을 주행 조건에 따라 변화 및 제어할 수 있는 MDPS 시스템이 널리 적용되고 있다.
MDPS 시스템은 운전자 조향휠 조작에 따른 조향각(칼럼 입력각)을 검출하는 조향각 센서, 조향휠을 통해 입력되는 운전자 조타토크(조향휠 토크, 칼럼 토크)를 검출하는 토크 센서, 차속 센서, 휠속 센서, 가속도 센서, 엔진회전수 센서, 요레이트 센서 등의 센서류, 제어기(MDPS ECU), 조향 모터(MDPS 모터)를 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 구성에서 제어기는 조향 모터의 구동 및 출력을 제어하기 위해 상기 센서들의 신호로부터 조향각, 조향각속도, 조타토크 등의 운전자 조향 입력 정보와, 차속, 휠속, 가속도, 엔진회전수, 요레이트 등의 차량 상태 정보를 취득한다.
여기서, 조향각은 조향휠의 회전위치를 나타내는 것이고, 조향각속도는 조향각 신호의 미분 등을 통해 얻을 수 있는 조향휠의 회전각속도 값이며, 조타토크는 운전자가 조향휠에 가하는 토크, 즉 조향을 위한 운전자 입력 토크이다.
상기 토크 센서는 운전자가 조향휠을 통해 입력하는 조타토크를 검출하기 위한 것으로, 토션바의 비틀림 정도를 이용하여 검출하는 것이 널리 알려져 있고, 가속도 센서는 차량의 전, 후, 좌, 우 방향의 가속도를 검출하여 차량의 주행 상황을 판단하기 위한 센서이다.
또한, 휠속 센서는 차량 휠의 회전속도를 검출하여 차량의 주행 상황을 판단하기 위한 센서로서, 휠속 신호로부터 차속을 알 수 있으므로 휠속 센서가 차속을 검출하는 차속 센서로 이용될 수도 있다.
상기 제어기는 운전자 조향 입력 정보와 차량 상태 정보를 기초로 조향 모터의 출력을 제어하여 조타 보조를 위한 조절된 토크가 생성되도록 하는데, 통상의 MDPS 시스템에서 조향 모터의 출력 제어는 제어기가 조향 모터에 인가되는 모터 전류를 제어함으로써 수행될 수 있다.
이때, 제어기는 차량에서 수집되는 정보, 즉 운전자 조향 입력 정보와 차량 상태 정보를 기초로 전류량을 결정한 뒤 조향 모터에 인가하고, 이때의 모터 구동을 통해 운전자 조타력을 보조하기 위한 힘인 조타 보조 토크를 발생시킨다.
한편, 최근 원가 절감의 목적으로 중소형차의 경우 조향 모터(MDPS 모터)로서 BLAC 모터(Brushless AC Motor) 대신 DC 모터를 널리 적용하고 있는 추세이다.
하지만, DC 모터는 BLAC 모터와 달리 브러쉬(brush)와 정류자(commutator)가 접촉하여 작동하므로 구조적으로 NVH(Noise, Vibration & Harshness)가 좋지 못하다는 단점을 가지고 있다.
이는 운전자에게 불쾌감을 주므로 DC 모터를 조향 모터로 이용하는 차량의 상품성을 저해하는 요인 중 하나가 되고 있으며, 따라서 이를 개선할 필요가 있게 되었다.
특히, DC 모터를 조향 모터로 사용하는 MDPS 시스템을 적용한 차량에서, 차량 정차 중 조향휠을 특정 위치에 홀딩하였을 때, 즉 DC 모터에 특정 수치 이상의 전류량이 인가되는 위치에 조향휠을 홀딩하였을 때, DC 모터에서 발생하는 소음 문제를 개선할 필요가 있다.
차량 정차 중 조향휠이 특정 위치에 홀딩(고정)되어 있도록 MDPS 시스템의 DC 모터가 조타 보조할 경우, 제어기가 조타 보조를 위한 힘을 낼 수 있도록 DC 모터에 큰 전류를 인가하는데, 이때 브러쉬와 정류자 사이에 불안정한 접촉을 일으키는 위치에 있을 경우 DC 모터에서 "웅" 하는 소음이 발생할 수 있다.
도 4 내지 도 7은 DC 모터를 조향 모터로 사용하는 경우의 문제점을 설명하기 위한 도면으로, 도 4는 공지의 DC 모터에서 브러쉬와 정류자의 접촉 상태를 나타낸 도면이고, 도 5는 브러쉬와 정류자의 안정적인 접촉 상태를 나타내며, 도 6은 브러쉬와 정류자의 불안정한 접촉 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6에서 도면부호 3은 브러쉬(1)가 고정되는 브러쉬 홀더를, 도면부호 4는 브러쉬(1) 및 브러쉬 홀더(3)를 탄력 지지하는 스프링(4)을 나타내고, DC 모터에서 브러쉬(1)는 스프링(4)에 의해 탄력 지지되어 로터와 함께 회전하는 정류자(2)에 상시 접촉된 상태를 유지하게 된다.
또한, 도 7은 DC 모터에서 브러쉬(1)와 정류자(2)의 불안정한 접촉 상태로 인한 전류 변동이 증대되는 상태를 설명하기 위한 도면이다.
조향휠을 특정 위치에 홀딩(고정)하기 위한 조타 보조시 DC 모터에 큰 전류가 인가되면, 브러쉬(1)와 정류자(2)의 블안정한 접촉으로 인해 정류자의 미세 움직임이 발생할 수 있고, 전류의 흐름이 도 6의 'a'와 'b' 사이에서 순간적으로 반복 변동하게 된다.
이때, 순간적인 저항 변동이 발생할 수 있으며, 결국 브러쉬(1)와 정류자(2) 사이의 순간적인 전류 변동 및 저항 변동으로 인해 전류 떨림이 크게 발생할 수 있다.
도 7을 참조하면, 조향휠의 홀딩이 이루어지고 난 뒤 우측과 같이 전류 떨림이 크게 증대되는 현상이 나타남을 알 수 있다.
이와 같이 전류 떨림 현상이 증대되면, 모터 시스템에서 전류 주파수에 의한 공진이 발생하고, 결국 공진으로 인해 "웅" 하는 소음과 함께 진동이 발생한다.
DC 모터를 사용함에 있어, 상기한 소음 및 진동 문제를 해결하기 위해 소음과 진동을 저감할 수 있는 댐핑 커플러를 사용하기도 하나, 이는 원가를 상승시키는 원인이 된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 조향 모터로 BLAC 모터가 아닌 DC 모터를 적용한 차량에서 DC 모터의 브러쉬와 정류자의 불안정한 접촉 상태에 기인하는 모터 소음 및 진동 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따르면, 차량의 차속 또는 휠속을 검출하는 제1 센서; 운전자의 조향휠 조작에 따른 조향각을 검출하는 제2 센서; 및 상기 제1 센서에 의해 검출되는 차속 또는 휠속 정보로부터 현재 차량 정차 상태임을 판단하고, 상기 제2 센서에 의해 검출되는 조향각 정보로부터 현재 조향휠 홀딩 상태임을 판단하면, 조향 모터에 인가되는 현재의 모터 인가 전류에 따라 모터 소음 저감을 위한 모터 전류 제어를 선택적으로 수행하도록 설정된 제어기;를 포함하는 전동식 조향 시스템의 제어 장치를 제공한다.
여기서, 상기 조향 모터가 DC 모터일 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 제2 센서에 의해 검출되는 조향각이 미리 설정된 기준시간 동안 변화가 없는 경우 조향휠의 홀딩 상태인 것으로 판단하도록 설정됨이 바람직하다.
또한, 상기 제어기는, 현재 차량 정차 상태이고, 현재 조향휠 홀딩 상태이며, 상기 현재의 모터 인가 전류가 미리 설정된 기준전류값 이상인 경우, 상기 모터 소음 저감을 위한 모터 전류 제어를 수행하도록 설정됨이 바람직하다.
그리고, 상기 제어기는, 상기 모터 소음 저감을 위한 모터 전류 제어 시, 상기 조향 모터에 인가되는 전류를 미리 설정된 제어목표값으로 감소시키도록 설정될 수 있다.
또한, 상기 제어기는, 상기 모터 소음 저감을 위한 모터 전류 제어 시, 상기 조향 모터에 인가되는 전류를 상기 제어목표값에 도달할 때까지 정해진 기울기로 감소시키도록 설정될 수 있다.
그리고, 상기 제어목표값은 해당 차량의 조향 모터에서 소음이 발생하지 않는 모터 인가 전류값으로 설정되어 제어기에 입력된 것일 수 있다.
그리고, 상기 제어기는, 상기 조향 모터에 인가되는 전류를 상기 제어목표값까지 감소시킨 뒤 일정하게 유지하고, 이후 상기 제2 센서에 의해 검출되는 조향각 정보로부터 운전자 조향 입력을 판단하는 경우 조향 모터에 인가되는 전류를 상승시키도록 설정될 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 양태로서, 제1 센서에 의해 차량의 차속 또는 휠속이 검출되고, 제2 센서에 의해 운전자의 조향휠 조작에 따른 조향각이 검출되는 단계; 제어기가 상기 제1 센서에 의해 검출되는 차속 또는 휠속 정보로부터 현재 차량 정차 상태임을 판단하는 단계; 차량 정차 상태에서, 제어기가 상기 제2 센서에 의해 검출되는 조향각 정보로부터 현재 조향휠 홀딩 상태임을 판단하는 단계; 및 현재 차량 정차 상태 및 조향휠 홀딩 상태일 때, 제어기에 의해, 조향 모터에 인가되는 현재의 모터 인가 전류에 따라, 모터 소음 저감을 위한 모터 전류 제어가 선택적으로 수행되는 단계;를 포함하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법을 제공한다.
이로써, 본 발명에 따른 조향 시스템의 제어 장치 및 제어 방법에 의하면, 간단한 제어 로직 적용만으로 DC 모터의 브러쉬와 정류자의 불안정한 접촉 상태에 기인하는 모터 소음 및 진동 문제를 효과적으로 해결할 수 있게 된다.
특히, 차량 정차 중 조향휠을 특징 위치에 홀딩하였을 때 발생하는 모터 소음 및 진동을 해결할 수 있으며, DC 모터에서 진동 및 소음 저감을 위한 댐핑 커플러를 삭제하는 것이 가능하므로 원가 절감을 기대할 수 있다.
결국, 조향 모터로 DC 모터를 사용하는 전동식 조향 시스템을 탑재한 차량의 상품성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 방법에서 전류 인가 상태의 예를 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 7은 DC 모터를 조향 모터로 사용하는 경우의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 조향 모터로 DC 모터를 적용한 차량에서 브러쉬와 정류자의 불안정한 접촉 상태에 기인하는 모터 소음 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 전동식 조향 시스템의 제어 장치 및 제어 방법을 제공하고자 하는 것이다.
특히, 본 발명은 차량의 정차 중 조향휠을 특정 위치에 홀딩했을 때 DC 모터의 조타 보조 작동(일정 수준 이상의 큰 전류량을 모터에 인가함) 동안 발생할 수 있는 "웅" 하는 소음 문제를 해결하기 위한 제어 장치 및 제어 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에서는 상기한 목적을 달성하기 위해 차량 정차 중 조향휠을 홀딩시키기 위한 DC 모터의 조타 보조 작동시에만 소음(또는 소음 및 진동) 저감을 위한 모터 전류 제어를 수행하는 제어 로직이 구성된다.
본 발명에서 소음(또는 소음 및 진동) 저감을 위한 모터 전류 제어는 차량의 정차 조건 및 조향휠의 홀딩 조건 등을 모두 만족할 때 제어기에 의해 수행되며, 여기서 조향휠의 홀딩은 운전자가 조향휠을 일정 수준 이상 조타(즉, 회전시켜 조작)한 상태로 조향휠을 일정 시간 이상 추가 조타하지 않고 홀딩하는 상황을 의미하는 것이라 할 수 있다.
이에 더하여, 운전자가 조향휠을 일정 수준 이상 조타하게 되면 조타 보조를 위한 모터 인가 전류가 커지므로, 본 발명에서는 운전자가 조향휠을 일정량 이상 조타(회전조작)한 상태로 정해진 시간 동안 조향휠을 추가 조타하지 않는 경우에 소음 저감을 위한 모터 전류 제어를 수행하도록 할 수 있다.
여기서, 운전자가 상기와 같이 조향휠을 일정량 이상 조타하였다는 것은, 조타 보조를 위해 조향 모터에 인가되는 전류량이 소음이 잘 발생하는 전류량 수준에 도달한 것이라 할 수 있다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
또한, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 방법에서 전류 인가 상태의 예를 나타내는 도면이다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 제어 장치는 DC 모터를 조향 모터로 사용하는 전동식 조향 시스템에 적용되는 것으로, 도 1에 나타낸 바와 같이, 차속 또는 휠속을 검출하는 제1 센서(11), 조향각을 검출하는 제2 센서(12), 그리고 상기 제1 센서(11)와 제2 센서(12)에 의해 검출되는 정보에 기초하여 조향 모터(30)에 인가되는 전류를 제어하는 제어기(30)를 포함할 수 있다.
상기 제1 센서(11)는 차속을 검출하는 공지의 차속 센서일 수 있고, 차량에서 차속은 각 휠에 설치된 휠속 센서의 신호로부터 취득될 수도 있으므로, 상기 제1 센서(11)는 차량의 각 휠에 설치되는 휠속 센서가 될 수도 있다.
통상의 차량에서 복수의 휠에 설치된 휠속 센서들의 신호로부터 휠속 정보를 취득하고, 상기 취득되는 휠속을 차속으로 환산하여 차속 정보를 얻을 수 있다.
본 발명에서는 제어기(30)가 제1 센서(11)의 신호로부터 얻어지는 차속 또는 휠속 정보로부터 차량이 정차 상태에 있는지를 판단할 수 있으며, 예를 들어 제1 센서(11)가 좌측 휠과 우측 휠에 각각 설치된 휠속 센서라면, 제어기(30)는 두 휠속 센서의 신호로부터 얻어지는 좌측 휠 및 우측 휠의 휠속 값으로부터 차량이 주행 상태인지, 정차 상태인지를 확인할 수 있다.
이와 같이 제어기(30)가 제1 센서(11)에 의해 검출되는 차속을 이용하거나 제1 센서(11)에 의해 검출되는 휠속으로부터 환산한 차속을 이용하여 차량의 정차 상태를 판단할 수 있고, 또는 제1 센서(11)에 의해 검출되는 휠속으로부터 바로 차량의 정차 상태를 판단할 수도 있다.
본 발명에서는 소음(또는 소음 및 진동) 저감을 위해 제어기(30)에 추가되는 상기의 제어 로직은 차량의 정차 중에만 작동하도록 설정된다.
상기 제2 센서(12)는 조향 시스템에서 사용되고 있는 조향각 센서가 될 수 있으며, 제어기(30)는 제2 센서(12)의 신호를 입력받아 운전자의 조향휠 조작에 따른 조향각 정보를 취득한다.
본 발명에서 제어기(30)는 제2 센서(12)에 의해 검출되는 조향각으로부터 운전자의 조타 의도를 알 수 있으며, 특히 제2 센서(12)에 의해 검출되는 조향각 정보로부터 조향휠의 홀딩 여부를 판단할 수 있다.
본 발명에서 제어기(30)는 미리 설정된 기준시간 동안 조향각(조향휠 조타각)의 변화가 없을 경우 운전자가 조향휠을 홀딩하고 있다고 판단하도록 설정될 수 있으며, 여기서 기준시간은 제어기(30)에 미리 입력 및 저장되어 사용되는 시간이다.
상기 기준시간은 튜닝 가능한 시간으로서, 차량 조건 등에 따라 정해질 수 있고, 본 발명에서 기준시간에 대해서 특정한 시간으로 한정하지는 않으나, 운전자가 "웅" 하는 모터 소음을 인지할 수 없도록 1초 미만의 시간으로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 차량이 정차한 조건 및 조향휠이 홀딩된 조건에 더하여 모터 소음이 발생할 수 있는 모터 전류 조건을 만족하는 경우, 제어기(20)가 소음(또는 소음 및 진동) 저감을 위한 전류 제어를 수행하도록 설정될 수 있다.
여기서, 모터 소음이 발생할 수 있는 모터 전류 조건은 현재 모터(30)에 인가되고 있는 전류량에 대한 조건으로서, 전술한 이유로 인해 모터(30)에서 발생하는 "웅" 하는 소음 및 그로 인한 진동이 발생할 수 있는 전류 조건으로 설정될 수 있다.
본 발명에서 제어기(30)는 전동식 조향 시스템의 제어기(MDPS ECU)(30)가 될 수 있고, 통상의 전동식 조향 시스템에서 제어기(30)는 운전자 조향 입력 정보 및 차량 상태 정보에 따라 전류목표값을 결정하여 조향 모터(30)에 인가되는 전류를 제어하므로 제어기(30) 자체가 조향 모터(30)에 인가되는 전류를 알고 있다.
본 발명에서 제어기(30)는 모터(30)에 인가되는 전류를 상시 모니터링하도록 구비되며, 이때 상기 모터 전류 조건은 모터에 인가되고 있는 전류가 미리 설정된 기준전류값 이상인 조건으로 제어기(30)에 설정될 수 있다.
결국, 본 발명에서 제어기(30)는 차량이 정차 상태인 조건과, 조향휠이 홀딩된 조건을 만족하는 동시에, 모니터링되는 모터 인가 전류가 기준전류값 이상인 조건을 더 만족하는 경우, 소음 저감을 위한 모터 전류 제어를 실시하게 된다.
본 발명이 적용되는 전동식 조향 시스템에서 조향 모터(30)인 DC 모터에 일정 수준 이상의 큰 전류가 인가될 경우 전류 떨림이 커지면서 "웅" 하는 소음이 잘 발생한다.
예를 들면, 전동식 조향 시스템에서 조향 모터(30)인 DC 모터에 인가될 수 있는 최대 전류가 70A(암페어)라 한다면, 50A 이상일 때 DC 모터에서 "웅" 하는 소음이 잘 발생한다.
본 발명에서는 상기와 같이 차량에서 "웅" 하는 소음이 잘 발생하는 전류값[암페어, A]을 확인하여 그 전류값을 기준전류값으로 제어기(30)에 설정하고, 제어기(30)가 모니터링되는 모터 인가 전류를 확인하여 상기 설정된 기준전류값 이상의 전류가 모터(30)에 인가되고 있을 때 상기 모터 전류 조건을 만족하는 것으로 판단하도록 제어 로직이 구성된다..
이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 제어 과정에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 제어기(30)에서 제1 센서(11)의 신호로부터 차량의 현재 차속 또는 휠속 정보가 얻어지고, 제2 센서(12)의 신호로부터 조향각 정보가 얻어지며(S1), 먼저 제어기(30)는 차속 또는 휠속 정보로부터 차량이 현재 정차 중인지를 판단한다(S2).
여기서, 차량이 정차 중인 것으로 판단한 경우, 제어기(30)는 제2 센서(12)의 신호로부터 얻어지는 조향각과, 현재 모니터링되고 있는 모터 인가 전류를 기초로 하여, 조향 모터(30)의 소음(또는 소음 및 진동) 저감을 위한 모터 전류 제어 수행 조건을 만족하는지를 판단한다.
이때, 제어기(30)는 조향각이 기준시간 동안 변화가 없는 상태인지를 확인하고(S3), 이어 현재 모터 인가 전류를 확인한 뒤(S3), 현재 모터 인가 전류를 기준전류값 이상인지를 확인한다(S4).
만약, 조향각이 기준시간 동안 변화가 없는 상태라면 제어기(30)는 조향휠의 홀딩 조건을 만족하는 것으로 판단하고, 모니터링되는 모터 인가 전류가 기준전류값 이상이면 제어기(30)는 모터 전류 조건을 만족하는 것으로 판단한다.
즉, 운전자가 조향휠을 기준시간 동안 회전조작하지 않고 특정 위치로 고정하고 있는 조향휠 홀딩 상태인 것으로 판단하고, 조향 모터(30)인 DC 모터에 소음이 발생할 수 있는 기준전류값 이상의 큰 전류가 인가되고 있는 상태인 것으로 판단하는 것이다.
이와 같이 차량 정차 조건, 조향휠 홀딩 조건, 그리고 정해진 모터 전류 조건(모터 대전류 인가 조건)을 모두 만족하는 경우, 제어기(30)는 소음(또는 소음 및 진동) 저감을 위한 모터 전류 제어를 실시하는데, 이때 모터(30)에 인가되는 전류를 미리 정해진 제어목표값으로 감소시킨다(S6).
여기서, 제어목표값은 차량에서 조향 모터(30)인 DC 모터로부터 어떠한 소음도 발생하지 않는 전류값으로 정해지며, 예를 들어 50A(암페어)보다 낮은 값으로 설정 가능하다.
도 3을 참조하여 설명하면, 차량이 정차 중일 때, 운전자가 조향휠을 기준시간(예, 1초) 이상인 ⓓ 시간(sec) 동안 조타(회전조작)하지 않고 홀딩 상태로 유지하고 있고, 모니터링되는 현재의 모터 인가 전류가 기준전류값 ⓑ(예, 50A)보다 큰 ⓐ A(암페어)인 경우, 제어기(30)는 모터 인가 전류를 미리 설정된 제어목표값인 ⓒ A로 감소시킨다.
이때, 제어기(30)는 모터 인가 전류를 현재 모터 인가 전류인 ⓐ A에서 제어목표값인 ⓒ A까지 미리 정해진 일정 기울기로 빠르게 감소시키도록 설정될 수 있고, 여기서 전류를 변화시키는 기울기는 운전자가 느끼는 이질감을 최소화할 수 있도록 차량 조건 등에 맞추어 적절하게 튜닝될 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 차량 정차 조건 및 조향휠 홀딩 조건, 그리고 상기 정해진 모터 전류 조건을 모두 만족할 경우, 모터 인가 전류를 설정된 제어목표값까지 빠르게 감소시키는 모터 전류 제어가 실시된다.
또한, 모터 인가 전류를 제어목표값까지 감소시킨 후 모터 인가 전류를 제어목표값으로 유지하고 있다가, 도 3의 ⓔ 시점에서 제2 센서(12)에 의해 검출된 조향각 정보로부터 운전자 조향 입력을 판단한 경우, 즉 운전자가 조향휠을 회전조작(조타)한 것으로 판단한 경우, 제어기(30)는 통상의 조향 제어시 결정되는 전류값까지 모터 인가 전류를 빠르게 상승시킨다.
이렇게 전류값을 빠르게 회복시킴으로써 조향 모터(30)에 의한 통상적인 조타 보조가 이루어질 수 있도록 한다.
그리고, 상기 차량 정차 조건과 조향휠 홀딩 조건, 그리고 상기 정해진 모터 전류 조건(기준전류값 이상의 대전류 인가 조건) 중 어느 하나라도 만족하지 않을 경우, 제어기(30)는 모터 인가 전류를 제어목표값까지 감소시키는 모터 전류 제어를 실시하지 않으며, 운전자 조향 입력 정보와 차량 상태 정보에 따라 모터 인가 전류 및 조향 모터(30)의 출력을 제어하는 통상의 조향 제어가 실시된다(S7).
이와 같이 하여, 본 발명에서는 차량 정차 중 조향휠 홀딩 상태인 동시에 모터 인가 전류가 소음 발생 수준으로 증가한 상태인 경우, 빠르게 모터 인가 전류를 감소시켜 소음 및 진동 발생을 방지할 수 있게 된다.
상기와 같이 모터에 인가되는 전류를 감소시킬 경우, 모터의 정류자 위치가 미세하게 이동되어 불안정 접촉 상태에서 안정적인 접촉 상태로 변경되고, 결국 "웅" 하는 소음이 발생하지 않게 된다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
11 : 제1 센서
12 : 제2 센서
20 : 제어기
30 : 조향 모터

Claims (18)

  1. 차량의 차속 또는 휠속을 검출하는 제1 센서;
    운전자의 조향휠 조작에 따른 조향각을 검출하는 제2 센서; 및
    상기 제1 센서에 의해 검출되는 차속 또는 휠속 정보로부터 현재 차량 정차 상태임을 판단하고, 상기 제2 센서에 의해 검출되는 조향각 정보로부터 현재 조향휠 홀딩 상태임을 판단하면, 조향 모터에 인가되는 현재의 모터 인가 전류에 따라 모터 소음 저감을 위한 모터 전류 제어를 선택적으로 수행하도록 설정된 제어기;를 포함하고,
    상기 제어기는, 상기 모터 소음 저감을 위한 모터 전류 제어 시, 상기 조향 모터에 인가되는 전류를 미리 설정된 제어목표값으로 감소시키는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 조향 모터가 DC 모터인 것을 특징으로 전동식 조향 시스템의 제어 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제2 센서에 의해 검출되는 조향각이 미리 설정된 기준시간 동안 변화가 없는 경우 조향휠의 홀딩 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는,
    현재 차량 정차 상태이고,
    현재 조향휠 홀딩 상태이며,
    상기 현재의 모터 인가 전류가 미리 설정된 기준전류값 이상인 경우,
    상기 모터 소음 저감을 위한 모터 전류 제어를 수행하도록 설정된 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 모터 소음 저감을 위한 모터 전류 제어 시, 상기 조향 모터에 인가되는 전류를 미리 설정된 제어목표값으로 감소시키는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 장치.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 모터 소음 저감을 위한 모터 전류 제어 시, 상기 조향 모터에 인가되는 전류를 상기 제어목표값에 도달할 때까지 미리 정해진 기울기로 감소시키는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어목표값은 해당 차량의 조향 모터에서 소음이 발생하지 않는 모터 인가 전류값으로 설정되어 제어기에 입력된 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 조향 모터에 인가되는 전류를 상기 제어목표값까지 감소시킨 뒤 일정하게 유지하고,
    이후 상기 제2 센서에 의해 검출되는 조향각 정보로부터 운전자 조향 입력을 판단하는 경우 조향 모터에 인가되는 전류를 상승시키는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 장치.
  10. 제1 센서에 의해 차량의 차속 또는 휠속이 검출되고, 제2 센서에 의해 운전자의 조향휠 조작에 따른 조향각이 검출되는 단계;
    제어기가 상기 제1 센서에 의해 검출되는 차속 또는 휠속 정보로부터 현재 차량 정차 상태임을 판단하는 단계;
    차량 정차 상태에서, 제어기가 상기 제2 센서에 의해 검출되는 조향각 정보로부터 현재 조향휠 홀딩 상태임을 판단하는 단계; 및
    현재 차량 정차 상태 및 조향휠 홀딩 상태일 때, 제어기에 의해, 조향 모터에 인가되는 현재의 모터 인가 전류에 따라, 모터 소음 저감을 위한 모터 전류 제어가 선택적으로 수행되는 단계;를 포함하고,
    상기 제어기는, 상기 모터 소음 저감을 위한 모터 전류 제어 시, 상기 조향 모터에 인가되는 전류를 미리 설정된 제어목표값으로 감소시키는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 조향 모터가 DC 모터인 것을 특징으로 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제2 센서에 의해 검출되는 조향각이 미리 설정된 기준시간 동안 변화가 없는 경우 조향휠의 홀딩 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어기는,
    현재 차량 정차 상태 및 조향휠 홀딩 상태일 때,
    상기 현재의 모터 인가 전류가 미리 설정된 기준전류값 이상인 경우,
    상기 모터 소음 저감을 위한 모터 전류 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 모터 소음 저감을 위한 모터 전류 제어 시, 상기 조향 모터에 인가되는 전류를 미리 설정된 제어목표값으로 감소시키는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
  15. 삭제
  16. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 모터 소음 저감을 위한 모터 전류 제어 시, 상기 조향 모터에 인가되는 전류를 상기 제어목표값에 도달할 때까지 정해진 기울기로 감소시키는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
  17. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어목표값은 해당 차량의 조향 모터에서 소음이 발생하지 않는 모터 인가 전류값으로 설정되어 제어기에 입력된 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
  18. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 조향 모터에 인가되는 전류를 상기 제어목표값까지 감소시킨 뒤 일정하게 유지하고,
    이후 상기 제2 센서에 의해 검출되는 조향각 정보로부터 운전자 조향 입력이 있게 되면 모터 인가 전류를 상승시키는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
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