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KR101551659B1 - Mdps 모터를 이용한 진동 생성 방법 및 장치 - Google Patents

Mdps 모터를 이용한 진동 생성 방법 및 장치 Download PDF

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KR101551659B1
KR101551659B1 KR1020130159245A KR20130159245A KR101551659B1 KR 101551659 B1 KR101551659 B1 KR 101551659B1 KR 1020130159245 A KR1020130159245 A KR 1020130159245A KR 20130159245 A KR20130159245 A KR 20130159245A KR 101551659 B1 KR101551659 B1 KR 101551659B1
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steering assist
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김용규
강진욱
백수호
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현대오트론 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예는, 하나 이상의 센서로부터 감지된 조향 관련 정보를 이용하여 상기 조향휠에 대한 조향을 보조하기 위한 조향보조 신호를 생성하는 조향보조신호 생성부; 상기 조향휠에 대한 진동요청을 포함하는 진동정보를 획득하는 진동정보 획득부; 및 상기 진동정보에 대응되는 진동보조 신호를 생성하고 상기 진동보조 신호와 상기 조향보조 신호를 이용하여 상기 조향휠에 대한 조향 보조력 및 상기 조향휠에 진동이 발생하도록 조향보조 모터를 제어하는 구동제어부를 포함하는 진동조향 제어장치 및 그 제어방법을 제공한다.

Description

MDPS 모터를 이용한 진동 생성 방법 및 장치{Method and Apparatus for Generating Vibration by Using MDPS Motor}
본 발명의 실시예는 MDPS 모터를 이용한 진동 생성 방법 및 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
차량 운전자의 조향력을 보조하는 방법의 하나로 전동식 조향장치(MDPS: Motor Driven Power Steering)가 있다. 전동식 조향장치는 운전자가 조향휠(101)에 가하는 토크를 감지하고 감지된 토크에 기초하여 조향축에 연결된 조향보조 모터를 제어하며, 조향보조 모터에 의해 발생된 조향보조 동력이 조향축으로 전달됨으로써 조향휠에 대한 운전자의 조향력을 보조하게 된다.
한편, 차량 주행 중에 운전자의 뇌파나 맥박을 감지하여 운전자가 가수면 상태에 빠졌다고 판단되는 경우 또는 선행차량과 장애물을 감지하여 자차와의 충돌이 예상되는 경우 등 차량의 운행 중에 발생하는 위급 상황에 대한 각종 경고신호를 운전자에게 제공하기 위하여 조향휠에 진동을 발생시키는 진동모터를 조향휠에 장착하여 사용하는 경우가 있다.
이와 같이 운전자의 조향을 보조하기 위한 조향보조 모터 외에 위급상황 시 조향휠에 진동을 발생시키기 위한 진동모터를 조향휠에 장착하는 방법을 사용하는 경우, 진동모터를 부가적으로 사용하게 됨에 따라 차량의 무게가 증가하게 되고 연비 등 경제성이 떨어지는 문제가 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예는, MDPS 모터를 이용하여 조향력을 보조하면서 조향휠에 진동을 발생시키는 데에 주된 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예는, 조향휠에 진동을 생성하는 진동조향 제어장치에 있어서, 하나 이상의 센서로부터 감지된 조향 관련 정보를 이용하여 상기 조향휠에 대한 조향을 보조하기 위한 조향보조 신호를 생성하는 조향보조신호 생성부; 상기 조향휠에 대한 진동요청을 포함하는 진동정보를 획득하는 진동정보 획득부; 및 상기 진동정보에 대응되는 진동보조 신호를 생성하고 상기 진동보조 신호와 상기 조향보조 신호를 이용하여 상기 조향휠에 대한 조향 보조력 및 상기 조향휠에 진동이 발생하도록 조향보조 모터를 제어하는 구동제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동조향 제어장치를 제공한다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시예는, 조향휠에 진동을 생성하는 진동조향 제어장치에 있어서, 상기 조향휠에 대한 진동요청을 포함하는 진동정보를 획득하는 진동정보 획득부; 상기 진동정보에 대응되는 진동보조 신호를 생성하는 진동보조신호 생성부; 및 하나 이상의 센서로부터 감지된 조향 관련 정보에 근거하여 상기 조향휠의 조향을 보조하기 위한 조향보조 신호를 생성하되, 상기 진동보조 신호에 근거하여 상기 조향보조 신호를 선택적으로 출력하는 조향보조신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동조향 제어장치를 제공한다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시예는, 전동식 조향장치에서 조향휠 진동의 생성을 제어하는 방법에 있어서, 하나 이상의 센서로부터 감지된 조향 관련 정보를 이용하여 상기 조향휠에 대한 조향을 보조하기 위한 조향보조 신호를 생성하는 과정; 상기 조향휠에 대한 진동요청을 포함하는 진동정보를 수신하는 과정; 상기 진동정보에 대응되는 진동보조 신호를 생성하고 상기 진동보조 신호와 상기 조향보조 신호를 결합하여 상기 조향휠에 대한 조향 보조력 및 상기 조향휠에 진동을 발생시키기 위한 결합 토크신호를 생성하는 과정; 및 상기 결합 토크신호를 이용하여 조향보조 모터를 제어하여 상기 조향휠에 진동을 발생시키고 상기 조향휠에 대한 조향을 보조하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치 제어방법을 제공한다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시예는, 전동식 조향장치에서 조향휠 진동의 생성을 제어하는 방법에 있어서, 상기 조향휠에 대한 진동요청을 포함하는 진동정보를 획득하는 과정; 상기 진동정보에 대응되는 진동보조 신호를 생성하는 과정; 및 하나 이상의 센서로부터 감지된 조향 관련 정보에 근거하여 상기 조향휠의 조향을 보조하기 위한 조향보조 신호를 생성하되, 상기 진동보조 신호에 근거하여 상기 조향보조 신호를 선택적으로 출력하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치 제어방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, MDPS 모터를 이용하여 조향력을 보조하면서 조향휠에 진동을 발생시키는 효과가 있다.
또한, MDPS 모터를 이용하여 조향휠에 진동이 발생 가능하게 함으로써 별도의 진동모터의 사용을 생략하게 되어 차량의 무게가 가벼워지고 차량 생산비 및 연비가 절감된다.
MDPS 모터를 제어하기 위한 조향력보조 신호를 마스크하는 시간을 제어함으로써 조향휠에 발생하는 진동의 크기 및 진동의 빈도를 제어하는 효과가 발생한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬럼형 전동식 조향장치(100)를 예시한 도면이다.
도 2는 모터구동부(121) 및 조향보조 모터(122)의 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동조향 제어장치(110)를 블록도로 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동제어부(330)의 한 예를 블록도로 도시한 도면이다.
도 5는 신호결합부(420)에서 수신한 조향보조 신호 및 진동보조 신호와 신호결합부(420)에서 생성한 결합 토크신호를 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동조향 제어장치(600)를 블록도로 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동조향 제어방법을 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동조향 제어방법을 도시한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬럼형 전동식 조향장치(100)를 예시한 도면이다.
도 1에서 도시하는 바와 같이 컬럼형 전동식 조향장치(100)는 조향휠(101)로부터 양측 바퀴(108)까지 이어지는 조향계통과, 진동조향 제어장치(110), 토크센서(120), 모터구동부(121), 조향보조 모터(122) 및 액추에이터(123)를 포함하여 구성된다.
조향계통은 일측이 조향휠(101)에 연결되어 조향휠(101)과 함께 회전하고 타측은 한 쌍의 유니버설 조인트(103)를 매개로 피니언축(104)에 연결되는 조향축(102)을 포함하여 구성된다. 또한, 피니언축(104)은 피니언 기어(111)와 랙 기어(112)를 포함하는 랙-피니언 기구부(105)를 통해 랙바(109)에 연결되고 랙바(109)의 양단은 타이로드(106)와 너클암(107)을 통해 차량의 바퀴(108)에 연결된다. 랙-피니언 기구부(105)는 피니언축(104)에 형성되어 있는 피니언 기어(111)와 랙바(109)에 형성되어 있는 랙 기어(112)가 서로 맞물리므로 운전자가 조향휠(101)을 조작하면 조향계통에서 토크가 발생하고 발생된 토크에 의해서 랙-피니언 기구부(105)와 타이로드(106)를 통하여 바퀴(108)를 조향하게 된다.
토크센서(120)는 운전자가 조향휠(101)에 가하는 토크를 감지하고 감지된 토크에 비례하는 토크 신호를 출력한다.
진동조향 제어장치(110)는 토크센서(120)로부터 전해지는 토크 신호를 수신하고 진동 요청정보, 진동의 크기 및 진동의 빈도 등을 포함하는 진동정보를 획득하여 수신한 토크 신호 및 진동정보에 기초하여 모터구동부(121)를 제어하는 결합 토크신호를 생성한다.
도 2는 모터구동부(121) 및 조향보조 모터(122)의 예를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 모터구동부(121)는 인버터로 구현 가능하다. 모터구동부(121)는 진동조향 제어장치(110)로부터 결합 토크신호를 수신하여 구동출력을 생성한다. 즉, 모터구동부(121)는 수신한 결합 토크신호를 수신하여 PWM 제어를 수행하고 조향보조 모터(122)를 구동하는 구동출력을 생성한다.
조향보조 모터(122)는 모터구동부(121)로부터 구동출력을 수신하여 액추에이터(123)를 구동하며 액추에이터(123)에 연결된 조향휠(101)에 대한 조향 보조력 및 조향휠(101)에 진동을 발생시킨다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동조향 제어장치(110)를 블록도로 예시한 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 진동조향 제어장치(110)는 조향보조신호 생성부(310), 진동정보 획득부(320) 및 구동제어부(330)를 포함한다.
조향보조신호 생성부(310)는 하나 이상의 센서로부터 감지된 조향휠(101)의 토크정보 등 조향관련 정보를 이용하여 운전자가 조향휠(101)을 조향하는 힘을 보조하기 위한 조향보조 신호를 생성한다. 여기서, 하나 이상의 센서로는 토크센서(120)를 포함할 수 있으며, 이 경우 조향보조신호 생성부(310)는 토크센서(120)로부터 수신한 토크신호를 이용하여 토크신호에 대응되는 조향보조 신호를 생성한다. 조향보조신호 생성부(310)가 토크센서(120)로부터 수신한 토크신호를 이용하여 토크신호에 대응되는 조향보조 신호를 생성하는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되지 않고 실시예에 따라서는 토크센서(120) 뿐만 아니라 차속센서(도시하지 않음) 등 다양한 센서를 더 포함할 수도 있다. 하나 이상의 센서에 토크센서(120)와 차속센서가 포함되는 경우, 조향보조신호 생성부(310)는 토크센서(120)로부터 수신한 토크신호 및 차속센서로부터 수신한 차속신호에 대응되는 조향보조 신호를 생성한다.
진동정보 획득부(320)는 조향휠(101)의 진동을 위하여 진동 발생요청, 진동의 크기 및 진동의 빈도 등을 포함하는 진동정보를 획득하여 진동의 크기 및 진동의 빈도에 대한 정보가 포함된 진동신호를 생성한다.
진동정보 획득부(320)는 전방충돌 경고시스템(FCW: Forward Collision Warning System) 또는 졸음방지 장치 등 차량 내의 장치로부터 진동 발생요청에 대한 정보를 수신할 수 있다. 또한, 진동정보 획득부(320)는 진동정보로서 기설정된 진동의 크기 및 진동의 빈도에 대한 정보를 이용할 수도 있으며, 운전자가 키보드 등의 소정의 입력장치를 이용하여 진동의 크기 및 진동의 빈도에 대하여 그 값을 설정한 경우 설정되어 있는 값을 획득할 수도 있으며, 차량 내의 장치로부터 진동 발생요청에 대한 정보를 수신할 때 진동의 크기 및 진동의 빈도에 대한 정보도 함께 수신할 수도 있다.
구동제어부(330)는 진동정보 획득부(320)로부터 수신한 진동신호에 대응되는 진동보조 신호를 생성하고 생성된 진동보조 신호와 조향보조신호 생성부(310)에서 생성된 조향보조 신호를 이용하여 조향휠(101)에 대한 조향 보조력 및 조향휠(101)에 진동이 발생하도록 결합 토크신호를 생성하여 모터구동부(121)를 제어한다. 여기서 모터구동부(121)는 진동조향 제어장치(110)로부터 결합 토크신호를 수신하고 구동출력을 생성하여 조향보조 모터(122)를 구동한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동제어부(330)의 한 예를 블록도로 도시한 도면이다.
도 4에 도시하듯이, 구동제어부(330)는 진동보조신호 생성부(410) 및 신호결합부(420)를 포함한다.
진동보조신호 생성부(410)는 진동정보 획득부(320)에서 획득한 진동정보에 대응되는 진동보조 신호를 생성한다. 진동보조신호 생성부(410)는 획득한 진동정보에 따라 정상적인 조향보조력 제공 구간 및 조향보조력 감소 구간으로 나누어 진동보조 신호를 생성한다. 예컨대, 정상적인 조향보조력 제공 구간에서는 항상 온(On)인 진동보조 신호를 생성하고 조향보조력 감소 구간에서는 진동의 크기에 따라 기설정된 듀티비(Duty Ratio)를 갖는 진동보조 신호를 생성한다. 이와 같이 진동보조신호 생성부(410)는 정상적인 조향보조력 제공 구간 및 조향보조력 감소 구간으로 나누어 구간별로 서로 다른 형태의 진동보조 신호를 생성한다.
신호결합부(420)는 진동보조신호 생성부(410)에서 생성된 진동보조 신호와 조향보조신호 생성부(310)에서 생성된 조향보조 신호를 수신하여 결합 토크신호를 생성한다. 신호결합부(420)는 발생되는 결합 토크신호를 이용하여 모터구동부(121)를 PWM 제어한다.
도 5는 신호결합부(420)에서 수신한 조향보조 신호 및 진동보조 신호와 신호결합부(420)에서 생성한 결합 토크신호를 예시한 도면이다.
도 5에서, 진동보조신호 생성부(410)는 모터구동부(121)에서 발생시키고자 하는 구동출력의 크기에 따라 조향보조 신호의 주기당 듀티비를 제어한다.
진동보조신호 생성부(410)에서 발생하는 진동보조 신호는 조향보조 신호를 마스크하는 마스크신호이다. 여기서 마스크한다는 의미는 진동보조 신호가 존재하는 경우에만 조향보조 신호가 출력되도록 하는 것을 의미한다. 즉, 신호결합부(420)는 진동보조 신호와 조향보조 신호가 모두 온인 경우에만 온이 되도록 결합 토크신호를 생성한다.
도 5에서, 결합 토크신호가 발생하는 구간 중에서 정상적인 조향보조력 제공 구간(구간 A)은 조향보조신호 생성부(310)에서 생성된 조향보조 신호가 그대로 모터구동부(121)로 전송되는 경우를 의미하며, 조향보조력 감소 구간(구간 B)은 조향보조신호 생성부(310)에서 생성된 조향보조 신호가 진동보조 신호에 의해 마스크되어 조향보조 신호의 온(On) 기간 중에서 일부분의 기간 동안만 모터구동부(121)로 전송되는 경우를 의미한다. 따라서, 구간 A에서는 조향보조 신호의 듀티비와 같은 듀티비를 갖는 결합 토크신호(a)에 의해 조향휠(101)의 조향이 정상적으로 보조되다가 구간 B에서는 조향보조 신호의 듀티비보다 작아진 크기의 듀티비를 갖는 결합 토크신호(b)가 발생하므로, 줄어든 듀티비만큼 조향휠(101)의 조향을 보조하는 토크의 양이 줄어든다. 이와 같이 정상적인 조향보조력 제공 구간 A와 조향 보조력이 감소하는 구간 B가 번갈아 존재하는 경우 번갈아 존재하는 구간 B의 빈도수만큼 운전자에게는 진동으로 느껴지게 된다.
구간 B에서, 진동보조 신호의 듀티비는 진동의 크기에 따라 달라진다. 구간 B에서, 진동보조 신호의 듀티비가 조향보조 신호의 듀티비와 비슷할수록 운전자가 조향휠(101)로부터 느끼는 진동의 크기는 작아지고, 진동보조 신호의 듀티비가 조향보조 신호의 듀티비보다 작을수록 운전자가 조향휠(101)로부터 느끼는 진동의 크기는 커진다. 또한, 조향 보조력이 감소하는 B 구간이 발생하는 빈도수에 따라 진동의 횟수가 결정된다.
구간 B에서, 진동보조 신호의 온(On)이 시작되는 시기는 조향보조 신호의 온(On)이 시작되는 시기와 동기화되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 진동보조 신호의 온(On)이 시작되는 시기가 조향보조 신호의 온(On)이 시작되는 시기와 동기화되어야 조향보조 신호의 온(On) 구간이 진동보조 신호의 온(On) 구간과 중첩되어 조향보조 신호의 듀티비에 따라 발생되는 결합 토크신호의 형태가 제어 가능해지기 때문이다.
신호결합부(420)는 진동보조신호 생성부(410)에서 생성된 진동보조 신호와 조향보조신호 생성부(310)에서 생성된 조향보조 신호에 대하여 불 방식(Boolean)의 연산을 수행하여 결합 토크신호를 생성할 수도 있다. 예컨대, 신호결합부(420)는 AND 게이트(Gate)를 포함하도록 구성되어 진동보조 신호와 조향보조 신호를 AND 연산하여 결합 토크신호를 생성한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동조향 제어장치(600)를 블록도로 예시한 도면이다.
도 6에서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동조향 제어장치(600)는 진동정보 획득부(610), 진동보조신호 생성부(620) 및 조향보조신호 생성부(630)를 포함한다.
진동정보 획득부(610)는 조향휠(101)의 진동을 위하여 진동 발생요청, 진동의 크기 및 진동의 빈도 등을 포함하는 진동정보를 획득하여 진동의 크기 및 진동의 빈도 등에 대한 정보가 포함된 진동신호를 생성한다. 진동정보 획득부(610)는 전방충돌 경고시스템 또는 졸음방지 장치 등 차량 내의 장치로부터 진동 발생요청에 대한 정보를 수신할 수 있다. 여기서, 진동정보 획득부(610)의 동작은 도 3에서 설명한 진동정보 획득부(320)의 동작과 동일하므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
진동보조신호 생성부(620)는 진동정보 획득부(610)에서 발생한 진동신호에 대응되는 진동보조 신호를 생성한다. 진동보조신호 생성부(620)는 진동정보 획득부(610)로부터 수신한 진동신호에 따라 정상적인 조향보조력 제공 구간 및 조향보조력 감소 구간으로 나누어 진동보조 신호를 생성한다. 예컨대. 정상적인 조향보조력 제공 구간에서는 항상 온(On)인 진동보조 신호를 생성하고 조향보조력 감소 구간에서는 진동의 크기에 따라 기설정된 듀티비를 갖는 진동보조 신호를 생성한다. 이와 같이 정상적인 조향보조력 제공 구간 및 조향보조력 감소 구간으로 나뉘어 구간별로 서로 다른 형태의 진동보조 신호를 생성한다. 여기서, 진동보조신호 생성부(620)의 동작은 도 4에서 설명한 진동보조신호 생성부(410)의 동작과 동일하므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
조향보조신호 생성부(630)는 하나 이상의 센서로부터 감지된 조향휠(101)의 토크정보 등 조향관련 정보에 근거하여 조향휠(101)의 조향을 보조하기 위한 조향보조 신호를 생성하되, 진동보조신호 생성부(620)에서 발생된 진동보조 신호에 근거하여 조향보조 신호를 선택적으로 출력한다.
조향보조신호 생성부(630)는 하나 이상의 센서로부터 감지된 조향휠(101)의 토크정보 등 조향관련 정보를 이용하여 운전자가 조향휠(101)을 조향하는 힘을 보조하기 위한 조향보조 신호를 생성한다. 여기서, 하나 이상의 센서로는 토크센서(120)를 포함할 수 있으며, 이 경우 조향보조신호 생성부(630)는 토크센서(120)로부터 수신한 토크신호를 이용하여 토크신호에 대응되는 조향보조 신호를 생성한다.
조향보조신호 생성부(630)는 토크센서(120)로부터 수신한 토크신호를 이용하여 토크신호에 대응되는 조향보조 신호를 생성하는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되지 않고 실시예에 따라서는 토크센서(120) 뿐만 아니라 차속센서(도시하지 않음) 등 다양한 센서를 더 포함할 수도 있으며, 이 경우 조향보조신호 생성부(630)는 토크센서(120)로부터 수신한 토크신호 및 차속센서로부터 수신한 차속신호에 대응되는 조향보조 신호를 생성한다.
조향보조신호 생성부(630)는 진동보조신호 생성부(620)에서 생성된 진동보조 신호에 따라 조향보조 신호를 선택적으로 출력한다. 조향보조신호 생성부(630)가 진동보조 신호를 수신하는 인에이블(Enable) 입력단을 구비하여 인에이블 입력단에 입력된 진동보조 신호가 온(On)인 경우에는 조향보조 신호가 출력되고, 인에이블 입력단에 입력된 진동보조 신호가 오프(Off)인 경우에는 조향보조 신호가 출력되지 않도록 구현할 수 있다.
여기서, 토크센서(120)으로부터 수신된 토크신호에 대응하여 생성된 조향보조 신호와, 진동보조 신호 및 선택적으로 출력되는 조향보조 신호의 파형은 도 5에서의 조향보조 신호, 진동보조 신호 및 결합 토크신호와 각각 동일할 수 있다. 따라서, 토크신호에 대응하여 생성된 조향보조 신호, 진동보조 신호 및 선택적으로 출력되는 조향보조 신호의 파형에 대한 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
조향보조신호 생성부(630)는 진동보조 신호에 따라 선택적으로 조향보조 신호를 출력하여 모터구동부(121)를 PWM 제어한다. 조향보조신호 생성부(630)는 모터구동부(121)를 PWM 제어하여 조향 보조력이 발생되도록 제어하는 과정에서 시간적으로 균일하지 않은 조향보조 신호를 생성한다. 시간적으로 균일하지 않은 조향보조 신호를 이용하여 조향휠(101)에 조향력을 보조함으로써 조향휠(101)에 대한 조향 보조력 및 조향휠(101)의 진동이 발생된다.
본 실시예가 컬럼형 전동식 조향장치(100)를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 피니언 타입(Pinion Type)의 전동식 조향장치 및 랙 타입(Rack Type) 전동식 조향장치 등에도 본 발명이 적용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동조향 제어방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 진동조향 제어방법은 하나 이상의 센서로부터 감지된 조향휠의 토크신호 등 조향 관련 정보를 이용하여 조향휠(101)에 대한 조향을 보조하기 위한 조향보조 신호를 생성하는 조향보조신호 생성과정(S710), 외부로부터 진동요청이 수신되었는지 여부를 확인하는 진동요청 확인과정(S720), 조향휠(101)의 진동을 위한 진동의 크기 및 진동의 빈도 등을 포함하는 진동정보를 획득하는 진동정보 획득과정(S730), 진동정보에 대응되는 진동보조 신호를 생성하고 진동보조 신호와 조향보조 신호를 결합하여 조향휠(101)에 대한 조향 보조력 및 조향휠(101)에 진동을 발생시키기 위한 결합 토크신호를 생성하는 결합 토크신호 생성과정(S740) 및 결합 토크신호를 이용하여 조향보조 모터(122)를 제어하여 조향휠(101)에 진동을 발생시키고 조향휠(101)에 대한 조향을 보조하는 조향보조과정(S750)을 포함한다.
조향보조신호 생성과정(S710)에서는, 예컨대 토크센서(120)로부터 감지된 조향휠(101)의 토크정보를 이용하여 운전자가 조향휠(101)을 조향하는 힘을 보조하기 위한 조향보조 신호를 생성한다. 여기서, 사용되는 센서에 토크센서(120)와 차속센서가 포함되는 경우, 토크센서(120)로부터 수신한 토크신호 및 차속센서로부터 수신한 차속신호에 대응되는 조향보조 신호를 생성하여 조향 보조력을 생성한다.
진동요청 확인과정(S720)은 차량 내 외부 장치로부터 진동요청이 수신되었는지 여부를 확인하는 과정이다. 진동요청 확인과정(S720)에서는 진동요청에 대한 정보가 수신되었는지 여부를 확인하고 진동요청이 수신되지 않은 경우에는 조향보조신호 생성과정(S710)으로 진행하고 진동요청이 수신된 경우에는 진동정보 획득과정(S730)으로 진행한다.
진동정보 획득과정(S730)에서는 진동의 크기 및 진동의 빈도 등을 포함하는 진동정보를 획득한다. 진동정보 획득과정(S730)에서, 진동정보 획득부(320)는 진동정보로서 기설정된 진동의 크기 및 진동의 빈도에 대한 정보를 이용할 수도 있으며, 운전자가 키보드 등의 소정의 입력장치를 이용하여 진동의 크기 및 진동의 빈도에 대하여 그 값을 설정한 경우 설정되어 있는 값을 획득할 수도 있으며, 차량 내의 장치로부터 진동 발생요청에 대한 정보를 수신할 때 진동의 크기 및 진동의 빈도에 대한 정보도 함께 수신할 수도 있다.
결합 토크신호 생성과정(S740)에서는, 구동제어부(330)가 진동보조신호 생성부(410)에서 진동정보에 대응되는 진동보조 신호를 생성하고, 진동보조신호 생성부(410)에서 생성된 진동보조 신호와 조향보조신호 생성부(310)에서 생성된 조향보조 신호를 수신하여 결합 토크신호를 생성한다. 결합 토크신호 생성과정(S740)에서 진동보조신호 생성부(410)는 획득한 진동정보에 따라 정상 조향력 제공 구간 및 조향보조력 감소 구간으로 나누어 진동보조 신호를 생성한다. 예컨대, 정상적인 조향보조력 제공 구간에서는 항상 온(On)인 진동보조 신호를 생성하고 조향보조력 감소 구간에서는 진동의 크기에 따라 기설정된 듀티비를 갖는 진동보조 신호를 생성한다. 이와 같이 진동보조신호 생성부(410)는 정상적인 조향보조력 제공 구간 및 조향보조력 감소 구간으로 나누어 구간별로 서로 다른 형태의 진동보조 신호를 생성한다.
결합 토크신호 생성과정(S740)에서, 신호결합부(420)는 진동보조 신호와 조향보조 신호를 이용하여 결합 토크신호를 생성한다. 도 5와 같이 진동보조 신호와 조향보조 신호가 생성되는 경우, 정상적인 조향보조력 제공 구간(구간 A)은 조향보조신호 생성부(310)에서 생성된 조향보조 신호가 그대로 모터구동부(121)로 전송되는 경우를 의미하며, 조향보조력 감소 구간(구간 B)은 조향보조신호 생성부(310)에서 생성된 조향보조 신호가 진동보조 신호에 의해 마스크되어 조향보조 신호의 온(On) 기간 중에서 일부분의 기간 동안만 모터구동부(121)로 전송되는 경우를 의미한다. 따라서, 구간 A에서는 조향보조 신호의 듀티비와 같은 듀티비를 갖는 결합 토크신호(a)에 의해 조향휠(101)의 조향이 정상적으로 보조되다가 구간 B에서는 조향보조 신호의 듀티비보다 작아진 크기의 듀티비를 갖는 결합 토크신호(b)가 발생하므로, 줄어든 듀티비만큼 조향휠(101)의 조향을 보조하는 토크의 양이 줄어든다. 이와 같이 정상적인 조향보조력 제공 구간 A와 조향 보조력이 감소하는 구간 B가 번갈아 존재하는 경우 번갈아 존재하는 구간 B의 빈도수만큼 운전자에게는 진동으로 느껴지게 된다.
구간 B에서, 진동보조 신호의 듀티비는 진동의 크기에 따라 달라진다. 구간 B에서, 진동보조 신호의 듀티비가 조향보조 신호의 듀티비와 비슷할수록 운전자가 조향휠(101)로부터 느끼는 진동의 크기는 작아지고, 진동보조 신호의 듀티비가 조향보조 신호의 듀티비보다 작을수록 운전자가 조향휠(101)로부터 느끼는 진동의 크기는 커진다. 또한, 조향 보조력이 감소하는 B 구간이 발생하는 빈도수에 따라 진동의 횟수가 결정된다.
구간 B에서, 진동보조 신호의 온(On)이 시작되는 시기는 조향보조 신호의 온(On)이 시작되는 시기와 동기화되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 진동보조 신호의 온(On)이 시작되는 시기가 조향보조 신호의 온(On)이 시작되는 시기와 동기화되어야 조향보조 신호의 온(On) 구간이 진동보조 신호의 온(On) 구간과 중첩되어 조향보조 신호의 듀티비에 따라 발생되는 결합 토크신호의 형태가 제어 가능해지기 때문이다.
조향보조과정(S750)에서는 결합 토크신호를 이용하여 전동식 조향장치를 제어하여 조향휠(101)에 진동을 발생시키고 조향휠(101)에 대한 조향을 보조한다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동조향 제어방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 진동조향 제어방법은 하나 이상의 센서로부터 감지된 조향휠의 토크신호 등 조향 관련 정보를 이용하여 조향휠(101)에 대한 조향을 보조하기 위한 조향보조 신호를 생성하는 조향보조신호 생성과정(S810), 외부로부터 진동요청이 수신되었는지 여부를 확인하는 진동요청 확인과정(S820), 조향휠(101)의 진동을 위한 진동의 크기 및 진동의 빈도 등을 포함하는 진동정보를 획득하는 진동정보 획득과정(S830), 진동정보에 대응되는 진동보조 신호를 생성하는 진동보조신호 생성과정(S840), 진동보조 신호에 근거하여 조향보조 신호를 선택적으로 출력하는 선택 출력과정(S850) 및 선택적으로 출력된 조향보조 신호를 이용하여 전동식 조향장치를 제어하여 조향휠(101)에 진동을 발생시키고 조향휠(101)에 대한 조향을 보조하는 조향보조과정(S860)을 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 진동조향 제어방법에서, 조향보조신호 생성과정(S810), 진동요청 확인과정(S820), 진동정보 획득과정(S830) 및 조향보조과정(S860)은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동조향 제어방법의 조향보조신호 생성과정(S710), 진동요청 확인과정(S720), 진동정보 획득과정(S730) 및 조향보조과정(S750)과 각각 동일하므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
진동보조신호 생성과정(S840)은 진동정보에 대응되는 진동보조 신호를 생성한다. 여기서 진동보조신호 생성과정(S840)은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동조향 제어방법에서 결합 토크신호 생성과정(S740)에서 진동보조 신호를 생성하는 방법과 동일하므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
선택 출력과정(S850)에서는 진동보조신호 생성부(620)에서 생성된 진동보조 신호에 따라 조향보조 신호를 선택적으로 출력한다. 조향보조신호 생성부(630)가 진동보조 신호를 수신하는 인에이블 입력단을 구비하여 인에이블 입력단에 입력된 진동보조 신호가 온(On)인 경우에는 조향보조 신호가 출력되고, 인에이블 입력단에 입력된 진동보조 신호가 오프(Off)인 경우에는 조향보조 신호가 출력되지 않도록 구현할 수 있다. 이와 같이 진동보조 신호에 따라 조향보조 신호를 선택적으로 출력함으로써 선택적으로 출력된 조향보조 신호를 이용하여 조향보조 모터(122)를 구동하여 조향 보조력을 발생시키는 경우 진동이 부가된 조향 보조력을 제공할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명 실시예들은 본 발명 실시예의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명 실시예의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
100: 컬럼형 전동식 조향장치
101: 조향휠 102: 조향축
103: 유니버설 조인트 104: 피니언축
105: 랙-피니언 기구부 106: 타이로드
107: 너클암 108: 바퀴
109: 랙바 110: 진동조향 제어장치
111: 피니언 기어 112: 랙 기어
120: 토크센서 121: 모터구동부
122: 조향보조 모터 123: 액추에이터
310, 630: 조향보조신호 생성부 320, 610: 진동정보 획득부
330: 구동제어부 410, 620: 진동보조신호 생성부
420: 신호결합부

Claims (18)

  1. 조향휠에 진동을 생성하는 진동조향 제어장치에 있어서,
    하나 이상의 센서로부터 감지된 조향 관련 정보를 이용하여 상기 조향휠에 대한 조향을 보조하기 위한 조향보조 신호를 생성하는 조향보조신호 생성부;
    상기 조향휠에 대한 진동요청을 포함하는 진동정보를 획득하는 진동정보 획득부; 및
    상기 진동정보에 대응되는 진동보조 신호를 생성하고 상기 진동보조 신호와 상기 조향보조 신호를 이용하여 상기 조향휠에 대한 조향 보조력 및 상기 조향휠에 진동이 발생하도록 조향보조 모터를 제어하는 구동제어부
    를 포함하되,
    상기 구동제어부는,
    상기 진동정보에 대응되는 상기 진동보조 신호를 생성하는 진동보조신호 생성부; 및
    상기 진동보조 신호와 상기 조향보조 신호에 대해 불 방식(Boolean)의 연산을 수행하여 결합 토크신호를 생성하는 신호결합부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동조향 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 진동정보 획득부는,
    상기 진동에 대한 발생요청 정보를 수신하는 경우, 상기 진동의 크기에 대한 기설정 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 진동조향 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 진동보조 신호는 정상적인 조향보조력 제공 구간 및 조향보조력 감소 구간으로 나뉘어 발생되는 것을 특징으로 하는 진동조향 제어장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 구동제어부는,
    상기 조향보조력 감소 구간에서 상기 진동보조 신호의 듀티비에 따라 상기 진동의 크기가 달라지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 진동조향 제어장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 구동제어부는,
    상기 조향보조력 감소 구간에서 상기 진동보조 신호의 듀티비가 작을수록 상기 진동의 크기가 커지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 진동조향 제어장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 조향보조력 감소 구간에서 상기 진동보조 신호의 듀티비는 상기 조향보조 신호의 듀티비보다 작은 것을 특징으로 하는 진동조향 제어장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 조향보조력 감소 구간의 빈도수로써 상기 진동의 횟수를 결정하는 것을 특징으로 하는 진동조향 제어장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 구동제어부는,
    상기 진동보조 신호와 상기 조향보조 신호를 결합하여 상기 조향휠에 대한 조향 보조력 및 상기 조향휠에 진동을 발생시키기 위한 결합 토크신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 진동조향 제어장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 구동제어부는, 상기 결합 토크신호를 이용하여 상기 조향보조 모터를 PWM 제어하는 것을 특징으로 하는 진동조향 제어장치.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 진동보조신호 생성부는 상기 진동보조 신호에 근거하여 상기 조향보조 신호를 선택적으로 출력하는 것을 특징으로 하는 진동조향 제어장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 조향보조신호 생성부는 상기 진동보조 신호를 수신하는 인에이블 입력단을 포함하고, 상기 조향보조신호 생성부는 상기 인에이블 입력단에 입력된 상기 진동보조 신호에 따라 선택적으로 상기 조향보조 신호의 출력의 크기를 감소시키는 것을 특징으로 하는 진동조향 제어장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 조향보조신호 생성부는,
    상기 조향 관련 정보에 근거한 조향보조 신호의 듀티비보다 작은 듀티비를 갖는 조향보조 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 진동조향 제어장치.
  14. 전동식 조향장치에서 조향휠 진동의 생성을 제어하는 방법에 있어서,
    하나 이상의 센서로부터 감지된 조향 관련 정보를 이용하여 상기 조향휠에 대한 조향을 보조하기 위한 조향보조 신호를 생성하는 과정;
    상기 조향휠에 대한 진동요청을 포함하는 진동정보를 수신하는 과정;
    상기 진동정보에 대응되는 진동보조 신호를 생성하고 상기 진동보조 신호와 상기 조향보조 신호를 결합하여 상기 조향휠에 대한 조향 보조력 및 상기 조향휠에 진동을 발생시키기 위한 결합 토크신호를 생성하는 과정; 및
    상기 결합 토크신호를 이용하여 조향보조 모터를 제어하여 상기 조향휠에 진동을 발생시키고 상기 조향휠에 대한 조향을 보조하는 과정
    을 포함하되,
    상기 결합 토크신호는 상기 진동보조 신호와 상기 조향보조 신호에 대해 불 방식(Boolean)의 연산을 수행하여 생성되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치 제어방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 진동보조 신호는 정상적인 조향보조력 제공 구간 및 조향보조력 감소 구간으로 나뉘어 발생되고,
    상기 조향을 보조하는 과정에서는, 상기 정상적인 조향보조력 제공 구간과 상기 조향보조력 감소 구간의 반복 횟수에 따라 상기 진동의 횟수가 결정되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치 제어방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 조향을 보조하는 과정에서는,
    상기 진동보조 신호의 듀티비가 작을수록 상기 진동의 크기가 커지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치 제어방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 진동보조 신호의 온(On)이 시작되는 시기는 상기 조향보조 신호의 온(On)이 시작되는 시기와 동기화되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치 제어방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 조향보조 신호를 생성하는 과정은 상기 진동보조 신호에 근거하여 상기 조향보조 신호를 선택적으로 출력하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치 제어방법.
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