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1. (WO2019009565) METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING MOTOR OF ELECTRIC POWER ASSISTED STEERING SYSTEM
Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1  

배경기술

2   3   4   5  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

6  

과제 해결 수단

7   8   9   10   11   12   13   14   15   16  

발명의 효과

17  

도면의 간단한 설명

18   19   20   21   22   23   24   25  

발명의 실시를 위한 최선의 형태

26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56  

산업상 이용가능성

57  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15  

도면

1   2   3   4   5   6   7   8  

명세서

발명의 명칭 : 전동 어시스트 조향 시스템의 모터 제어 방법 및 장치

기술분야

[1]
본 발명은 차량의 전동 어시스트 조향 시스템의 모터 제어 방법에 관한 것이며, 더 구체적으로 모터 제어를 위한 고주파 어시스트 성분의 결정에 관한 것이다.

배경기술

[2]
전동 어시스트 조향 시스템은 전기 모터의 힘을 이용하여 운전자의 조향력을 보조하는 조향 어시스트 토크를 제공하는 장치이며, 최근에 차량의 조향 장치에 널리 사용되고 있다.
[3]
전동 어시스트 조향 시스템은 조향 어시스트 토크를 결정하기 위한 여러 알고리즘을 포함하며, 운전자에 의해 입력된 조향 토크, 그리고 차속 등의 파라미터에 기초하여 적당한 조향 어시스트 토크를 결정하고 그에 따라 모터를 구동하기 위한 전압 신호를 출력한다.
[4]
이러한 전동 어시스트 조향 시스템에서는 마찰 변화에 따른 적절한 제어 로직이 필요하다. 그런데, 노면 상태, 하드웨어의 제한 등에 따른 마찰의 변화에 따른 제어 로직이 복잡하며 차량에 따라 적절한 튜닝이 요구되는 문제가 있다. 또한 튜닝된 마찰 제어 로직도 노면 상태의 변화 등에 대응하여 동작함에 있어서 보다 적응적인 동작이라기 보다는 고정적인 동작을 취하게 되는 문제가 있다. 외란 또는 조향감을 저하하는 주요 인자의 변화에 적응하며 지속적이면서 부드럽게 이를 제어하여 일정한 성능과 조향감을 유지할 수 있는 가벼운 마찰 제어 로직이 요구되고 있다.
[5]
선행기술문헌: 미국 공개특허공보 US2010/0198461 (공개일: 2010년 08월 05일)

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[6]
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 양호한 조향감을 구현할 수 있고 마찰 변화에 적절하게 대응할 수 있는 모터 제어 로직을 제공하는 것이다. 특히 고주파 어시스트 토크를 결정함에 있어서 너무 큰 진폭 성분을 제거함으로써 조향감을 향상시킬 수 있는 전동 어시스트 조향 시스템의 모터 제어 방법을 제공하는 것이다.

과제 해결 수단

[7]
본 발명의 실시예에 따른 전동 어시스트 조향 시스템의 모터를 제어하는 모터 제어 방법은, 감지된 인가 조향 토크 신호와 차속을 이용하여 대역 통과 필터에 의해 저역 통과 토크 신호와 고역 통과 토크 신호를 각각 생성하는 단계, 상기 저역 통과 토크 신호와 상기 차속을 이용하여 저주파 어시스트 토크 신호를 생성하는 단계, 상기 고역 통과 토크 신호와 상기 차속을 이용하여 고주파 어시스트 토크 신호를 생성하는 단계, 상기 저주파 어시스트 토크 신호와 상기 고주파 어시스트 토크 신호의 합을 이용하여 토크 명령 신호를 생성하는 단계, 그리고 상기 토크 명령 신호를 이용하여 상기 모터를 구동하기 위한 전압 출력 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 상기 고주파 토크 신호를 생성하는 단계에서, 상기 고주파 어시스트 토크 신호는 상기 고역 통과 토크 신호와 최종 고주파 어시스트 게인의 곱으로 산출되며, 상기 최종 고주파 어시스트 게인은 기본적으로 차속에 의해 결정되는 기본 고주파 어시스트 게인으로 설정되며 상기 고역 통과 토크 신호의 진폭의 크기에 따라 상기 기본 고주파 어시스트 게인에 게인 반영 팩터를 선택적으로 곱한 값으로 설정된다.
[8]
상기 게인 반영 팩터는 상기 차속과 주파수의 함수로 결정될 수 있다.
[9]
상기 고주파 토크 신호를 생성하는 단계는 상기 고역 통과 토크 신호의 진폭과 미리 설정된 대표 주파수별 기준 진폭의 차이인 진폭 차이를 산출하는 단계, 상기 산출된 진폭 차이가 미리 설정된 대표 주파수별 진폭 차이 임계값 이상인지를 판단하는 단계, 상기 산출된 진폭 차이가 상기 미리 설정된 대표 주파수별 진폭 차이 임계값 이상이 아닌 경우 상기 기본 고주파 어시스트 게인을 상기 최종 고주파 어시스트 게인으로 설정하는 단계, 상기 산출된 진폭 차이가 상기 미리 설정된 대표 주파수별 진폭 차이 임계값 이상인 경우 상기 기본 고주파 어시스트 게인에 상기 게인 반영 팩터를 곱한 값을 상기 최종 고주파 어시스트 게인으로 설정하는 단계, 그리고 상기 상기 고역 통과 토크 신호와 상기 최종 고주파 어시스트 게인의 곱에 의한 값으로 상기 고주파 어시스트 토크 신호를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
[10]
상기 대표 주파수별 기준 진폭은 튜닝에 의해 상기 차속과 대표 주파수별로 미리 설정될 수 있다.
[11]
상기 대표 주파수별 진폭 차이 임계값은 튜닝에 의해 상기 차속과 대표 주파수별로 미리 설정될 수 있다.
[12]
상기 게인 반영 팩터는 튜닝에 의해 차속과 대표 주파수별로 미리 설정될 수 있다.
[13]
상기 게인 반영 팩터는 1 이하의 값으로 설정될 수 있다.
[14]
본 발명의 실시예에 따른 전동 어시스트 조향 시스템의 모터를 제어하는 모터 제어 장치는 인가 토크를 나타내는 인가 토크 신호를 감지하는 토크 센서, 상기 감지된 인가 토크 신호와 차속을 이용하여 저역 통과 토크 신호와 고역 통과 토크 신호를 각각 생성하는 대역 통과 필터, 상기 저역 통과 토크 신호와 상기 차속을 이용하여 저주파 어시스트 토크 신호를 생성하는 저주파 어시스트 회로, 상기 고역 통과 토크 신호와 상기 차속을 이용하여 고주파 어시스트 토크 신호를 생성하는 고주파 어시스트 회로, 상기 저주파 어시스트 토크 신호와 상기 고주파 어시스트 토크 신호를 합산하여 토크 어시스트 신호를 생성하는 합산기, 그리고 상기 토크 어시스트 신호를 이용하여 토크 명령 신호를 생성하는 가변 노치 필터를 포함한다. 상기 고주파 어시스트 회로는 상기 고역 통과 토크 신호와 최종 고주파 어시스트 게인의 곱으로 상기 고주파 어시스트 토크 신호를 생성하며, 상기 최종 고주파 어시스트 게인은 기본적으로 차속에 의해 결정되는 기본 고주파 어시스트 게인으로 설정되며 상기 고역 통과 토크 신호의 진폭의 크기에 따라 상기 기본 고주파 어시스트 게인에 게인 반영 팩터를 선택적으로 곱한 값으로 설정된다.
[15]
상기 고주파 어시스트 회로는 상기 고역 통과 토크 신호의 진폭과 미리 설정된 대표 주파수별 기준 진폭의 차이인 진폭 차이를 산출하는 단계, 상기 산출된 진폭 차이가 미리 설정된 대표 주파수별 진폭 차이 임계값 이상인지를 판단하는 단계, 상기 산출된 진폭 차이가 상기 미리 설정된 대표 주파수별 진폭 차이 임계값 이상이 아닌 경우 상기 기본 고주파 어시스트 게인을 상기 최종 고주파 어시스트 게인으로 설정하는 단계, 상기 산출된 진폭 차이가 상기 미리 설정된 대표 주파수별 진폭 차이 임계값 이상인 경우 상기 기본 고주파 어시스트 게인에 상기 게인 반영 팩터를 곱한 값을 상기 최종 고주파 어시스트 게인으로 설정하는 단계, 그리고 상기 상기 고역 통과 토크 신호와 상기 최종 고주파 어시스트 게인의 곱에 의한 값으로 상기 고주파 어시스트 토크 신호를 결정하는 단계를 수행할 수 있다.
[16]
상기 고주파 어시스트 회로는 상기 고역 통과 토크 신호의 진폭과 미리 설정된 대표 주파수별 기준 진폭의 차이인 진폭 차이를 산출하는 진폭 차이 산출 회로, 상기 산출된 진폭 차이가 미리 설정된 대표 주파수별 진폭 차이 임계값 이상인지를 판단하는 비교기, 그리고 상기 고주파 어시스트 토크 신호를 산출하기 위한 상기 최종 고주파 어시스트 게인을 산출하는 최종 고주파 어시스트 게인 산출 회로를 포함할 수 있다. 상기 최종 고주파 어시스트 게인 산출 회로는 상기 산출된 진폭 차이가 상기 미리 설정된 대표 주파수별 진폭 차이 임계값 이상이 아닌 경우 상기 기본 고주파 어시스트 게인을 상기 최종 고주파 어시스트 게인으로 설정하고, 상기 산출된 진폭 차이가 상기 미리 설정된 대표 주파수별 진폭 차이 임계값 이상인 경우 상기 기본 고주파 어시스트 게인에 상기 게인 반영 팩터를 곱한 값을 상기 최종 고주파 어시스트 게인으로 설정할 수 있다.

발명의 효과

[17]
본 발명에 의하면, 튜닝을 통해 마찰 변화에 적절하게 대응할 수 있다. 또한 고주파 어시스트 토크를 결정함에 있어서 게인 반영 팩터를 사용함으로써 너무 큰 진폭 성분을 제거할 수 있고 그에 의해 조향감을 향상시킬 수 있다.

도면의 간단한 설명

[18]
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 방법이 적용될 수 있는 전동 어시스트 조향 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다.
[19]
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동 어시스트 조향 시스템의 모터 제어 방법에서 토크 제어 알고리즘을 보여주는 도면이다.
[20]
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전동 어시스트 조향 시스템의 모터 제어 방법에서 고주파 어시스트 회로를 보여주는 도면이다.
[21]
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전동 어시스트 조향 시스템의 모터 제어 방법에서 차속에 따른 차단 주파수를 포함하는 차단 주파수 테이블의 한 예를 보여주는 도면이다.
[22]
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전동 어시스트 조향 시스템의 모터 제어 방법에서 주파수별 기준 진폭을 포함하는 주파수별 기준 진폭 테이블의 한 예를 보여주는 도면이다.
[23]
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전동 어시스트 조향 시스템의 모터 제어 방법에서 주파수별 진폭 차이 임계값을 포함하는 주파수별 진폭 차이 임계값 테이블의 한 예를 보여주는 도면이다.
[24]
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전동 어시스트 조향 시스템의 모터 제어 방법에서 주파수별 게인 반영 팩터를 포함하는 주파수별 게인 반영 팩터 테이블의 한 예를 보여주는 도면이다.
[25]
도 8은 인가 토크 신호의 주파수별 진폭의 한 예를 보여주는 도면이다.

발명의 실시를 위한 최선의 형태

[26]
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
[27]
도 1을 참조하면, 전동 어시스트 조향 시스템(10)은 입력 조향 샤프트(11)에 연결된 스티어링 휠(12)을 포함한다. 입력 조향 샤프트(11)는 토션 바(13)를 통해 출력 조향 샤프트(14)에 연결될 수 있다. 스티어링 휠(12)을 통해 가해지는 조향 토크가 입력 조향 샤프트(11)와 토션 바(13)를 통해서 출력 조향 샤프트(14)로 전달되며, 토션 바(13)는 입력 조향 샤프트(11)와 출력 조향 샤프트(14)의 상대 회전이 가능하도록 스티어링 휠(12)의 회전에 대응하여 비틀리도록 형성된다.
[28]
포지션 센서(15)는 입력 조향 샤프트(11)와 출력 조향 샤프트(14) 사이의 상대 회전 위치를 검출한다. 포지션 센서(15)는 토션 바(13)와 함께 토크 센서(20)를 형성한다. 토크 센서(20)는 인가 토크 신호(applied torque signal)(t app)를 토크 신호 프로세서(21)로 전달한다.
[29]
스티어링 휠(12)이 회전될 때, 입력 조향 샤프트(11)와 출력 조향 샤프트(14) 사이의 상대 회전각은 스티어링 휠(12)에 가해지는 입력 토크에 따라 변한다. 토크 신호 프로세서(21)는 입력 토크 신호를 통해 입력 조향 샤프트(11)와 출력 조향 샤프트(14) 사이의 상대 회전각을 모니터링하며, 인가 토크 신호(t app)와 토션 바(13)의 물리적 특징(예를 들어, 스프링 상수)을 이용하여 인가 조향 토크(t s)를 출력한다.
[30]
출력 조향 샤프트(14)는 스티어링 기어 박스를 구성하는 피니언 기어(31)에 연결될 수 있으며, 피니언 기어(31)는 랙 바(32)의 랙 기어에 치합될 수 있다. 랙 바(32)의 좌우 이동에 의해 이에 연결된 휠(33)의 피봇 거동이 이루어질 수 있다.
[31]
조향 어시스트를 제공하기 위한 전기 모터(40)가 랙 바(32)에 연결되어 랙 바(32)의 좌우 이동을 위한 힘을 제공할 수 있다. 전기 모터(40)는 종래에 알려진 방식으로 랙 바(32)에 힘을 전달할 수 있도록 랙 바(32)에 연결될 수 있다. 한편, 전기 모터(40)는 랙 바(32)가 아니라 출력 조향 샤프트(14)에 설치되어 조향 어시스트를 제공할 수도 있다.
[32]
전기 모터(40)는 종래에 알려진 다양한 종류의 모터일 수 있다. 예를 들어, 전기 모터(40)는 영구자석 교류 모터(PMAC motor)일 수 있으며, 로터 코일에 인가되는 전류의 크기와 방향에 의해 전기 모터(40)에 의해 생성되는 토크의 크기와 방향이 결정될 수 있다. 이하에서 전기 모터(40)가 영구자석 교류 모터인 경우에 대해 설명한다.
[33]
로터 포지션 센서(50)는 전기 모터(40)의 스테이터(stator)에 대한 로터(rotor)의 위치를 감지하며, 로터와 스테이터 사이의 상대 위치를 나타내는 값인 로터 위치 신호(θ)를 출력한다.
[34]
본 발명의 실시예에 따른 전동 어시스트 조향 시스템(10)은 전자 제어 유닛(ECU, electronic control unit)(60)을 포함한다. ECU(60)는 마이크로프로세서, 메모리 및 관련 하드웨어와 소프트웨어를 포함할 수 있으며, 이하에서 설명한 조향 어시스트 로직을 수행하도록 프로그램될 수 있다.
[35]
ECU(60)는 전기 모터(40)를 구동하기 위한 전기 회로인 구동 회로(70)에 연결될 수 있으며, 구동 회로(70)는 차량 전원 장치(71)에 연결될 수 있다. 차량 전원 장치(71)는 배터리, 파워 써플라이, 릴레이 등을 포함할 수 있으며, 전기 모터(40)를 구동하기 위한 전원을 제공한다. ECU(60)는 전압 출력 신호(v out)를 구동 회로(70)로 제공하며, 구동 회로(70)가 전압 출력 신호(v out)에 의해 모터 전류(i m)를 출력한다.
[36]
전압/전류 모니터링 장치(80)는 전기 모터(40)로 공급되는 모터 전류(i m)를 모니터링하고, 그에 따른 측정 모터 전류 신호(i mea)를 출력한다.
[37]
차속 센서(91)는 차량 속도를 나타내는 차속 신호(v)를 ECU(60)로 제공하고, 이외에도 조향 어시스트 제어를 위한 기타 입력이 ECU(60)로 제공될 수 있다.
[38]
ECU(60)는 조향 어시스트 제어를 위한 제어 알고리즘을 포함할 수 있으며, 제어 알고리즘은 토크 제어 알고리즘(61), 모터 제어 알고리즘(62) 및 전류 제어 알고리즘(63)을 포함할 수 있다. 제어 알고리즘은 소프트웨어 형태로 구현될 수도 있으며 전기 회로의 형태로 구현될 수도 있다.
[39]
토크 제어 알고리즘(61)은 요구 토크 명령(t cmd)을 출력한다. 요구 토크 명령 신호(t cmd)는 전기 모터(40)에 의해 요구되는 조향 어시스트 토크의 크기를 나타내며, 요구 토크 명령(t cmd)은 감지된 인가 조향 토크(t s) 및 감지된 차속(v)에 기초하여 생성될 수 있다. 요구 토크 명령(t cmd)은 모터 제어 알고리즘(62)으로 제공된다.
[40]
모터 제어 알고리즘(62)은 모터 전류 명령(i cmd) 및 dq 전류 전진각(dq current advance angle)(δ)을 결정할 수 있다. 모터 전류 명령(i cmd)은 전기 모터(40)로 공급될 전류의 크기를 나타낸다. dq 전류 전진각(δ)은 모터가 작동하는 q-축에 대한 모터 전류의 회전각을 나타내고, 모터 속도의 함수로 결정될 수 있다. 모터 전류 명령(i cmd) 및 dq 전류 전진각(δ)은 요구 토크 명령(t cmd)과 감지된 로터 위치(θ)에 의해 산출되는 로터 속도(ω)를 기초로 결정될 수 있다. 측정 모터 전류 신호(i mea) 및 감지된 로터 위치(θ)는 피드백 및 모니터링 목적을 위해 모터 제어 알고리즘(62)으로 제공될 수 있다. 모터 제어 알고리즘(62)은 모터 전류 명령(i cmd) 및 dq 전류 전진각(δ)을 전류 제어 알고리즘(63)으로 제공한다.
[41]
전류 제어 알고리즘(63)은 출력 전압 신호(v out)를 결정하도록 작용한다. 출력 전압 신호(v out)는 PMAC 전기 모터(40)의 각 페이즈(phase)에 공급되는 전압을 나타내며, 모터 전류 명령(i cmd), dq 전류 전진각(δ) 그리고 감지된 로터 위치(θ)를 기초로 결정될 수 있다. 측정 모터 전류 신호(i mea)는 모터 제어 알고리즘(62) 및 전류 제어 알고리즘(63)으로 공급될 수 있다.
[42]
이하에서 도 2를 참조하여 요구 토크 명령(t cmd)을 결정하는 방법의 예에 대해 설명한다. 도 2를 참조하면, 토크 제어 알고리즘(62)은 감지된 인가 조향 토크(t s)와 감지된 차속(v)을 이용하여 요구 토크 명령(t cmd)을 생성한다. 감지된 인가 조향 토크(t s)가 대역 통과 필터(band pass filter)(621)로 공급된다. 대역 통과 필터(621)는 차속의 함수인 개루프 전달 함수를 측정하는 것에 의해 디자인될 수 있으며, 모든 차속에 대해 안정성 및 성능 조건을 만족하도록 디자인될 수 있다. 또한 대역 통과 필터(621)는 요구되는 성능 목적, 게인 안정성 마진 및 페이즈 안정성 마진을 만족하도록 디자인될 수 있다.
[43]
구체적으로, 대역 통과 필터(621)는 저역 통과 필터(622) 및 고역 통과 필터(623)를 포함할 수 있다. 저역 통과 필터(622)는 감지된 조향 토크 신호 중 차단 주파수(ω c)보다 작은 크기의 주파수를 가지는 성분을 통과시키고 그 나머지 신호는 차단한다. 그리고 고역 통과 필터(623)는 감지된 조향 토크 신호 중 차단 주파수(ω c)보다 큰 크기의 주파수를 가지는 성분을 통과시키고 그 나머지 신호를 차단한다. 여기서, 차단 주파수(ω c)는 차단 주파수 결정 함수(624)에 의해 차속(v)의 함수로 결정될 수 있다. 차단 주파수(ω c)는 차속에 따른 차단 주파수 데이터를 가지는 룩업 테이블을 이용하여 결정될 수도 있고 차속의 함수로 미리 결정된 방정식에 의해 결정될 수도 있다. 이때, 저역 통과 필터(622)와 고역 통과 필터(623)는 그 합이 1이 되도록 설정될 수 있다. 그리고 저역 통과 필터(622)는 차단 주파수에서 폴(pole)을 가지는 1차 필터일 수 있으며, 고역 통과 필터(623)는 저역 통과 필터(622)와의 합이 1이 되도록 결정될 수 있다.
[44]
예를 들어, 도 4에 예시적으로 도시된 바와 같이, 차속(v)에 따른 차단 주파수(ω c)를 가지는 룩업 테이블을 이용하여 결정될 수 있다. 이때, 차단 주파수(ω c)는 차속(v)이 증가함에 따라 점차로 증가하는 값을 갖도록 설정될 수 있다.
[45]
저역 통과 필터(622)는 저역 통과 토크 신호(t sL)를 저주파 어시스트 회로 (625)로 공급한다. 저주파 어시스트 회로(625)는 저역 통과 토크 신호(t sL) 및 감지된 차속(v)과 관련된 값을 가지는 저주파 어시스트 토크 신호(t asLF)를 생성한다.
[46]
한편, 고역 통과 필터(623)는 감지된 인가 조향 토크(t s)와 차단 주파수(ω c)를 이용하여 고역 통과 토크 신호(t sH)를 생성하고 생성된 고역 통과 토크 신호(t sH)를 고주파 어시스트 회로(626)로 공급한다. 고주파 어시스트 회로(626)는 고주파 어시스트 게인을 결정하고, 결정된 고주파 어시스트 게인, 고역 통과 토크 신호(t sH) 그리고 차속(v)을 이용하여 고주파 어시스트 토크 신호(t asHF)를 생성한다.
[47]
도 3을 참조하여 고주파 어시스트 게인 결정 알고리즘(627)에 의한 고주파 어시스트 토크 신호(t asHF)의 산출에 대해 설명한다.
[48]
도 3을 참조하면, 진폭 차이 산출 회로(631)는 고역 통과 토크 신호(t sH)의 진폭(magnitude)과 대표 주파수 기준 진폭(m ref)의 차이인 진폭 차이(m d)를 산출한다. 여기서 기준 진폭은 입력된 차속(v)을 이용하여 대표 주파수별 진폭 테이블(632)로부터 결정될 수 있다. 도 5를 참조하면, 대표 주파수별 진폭 테이블(632)은 복수의 차속(또는 차속 구간)에서 각 대표 주파수에 대해 미리 설정된 대표 주파수 기준 진폭(m ref) 값들을 포함할 수 있다. 도 5에서 대표 주파수가 하위 주파수, 중간 주파수, 상위 주파수인 경우가 예시적으로 도시되어 있으며, 이들 대표 주파수는 고역 통과 토크 신호의 주파수 스펙트럼에서 소정 개수로 분할된 각 주파수 구간의 대표 값(예를 들어, 평균 진폭 값을 가지는 주파수 또는 해당 구간의 중간 주파수)일 수 있다. 이러한 대표 주파수별 진폭 테이블(632)은 개별 차량에서 튜닝을 통해 결정될 수 있다. 예를 들어, 개별 차속에서 주파수가 증가함에 따라 진폭이 지수 함수의 형태로 점차로 감소하도록 대표 주파수별 기준 진폭을 설정할 수 있다. 도 5에서 차속 구간이 네 개이고 대표 주파수가 세 개인 경우가 예시적으로 도시되어 있으나 차속 구간 및 대표 주파수의 개수는 이에 한정되지 않는다.
[49]
비교기(633)는 진폭 차이 산출 회로(631)에 의해 산출된 진폭 차이(m d)가 진폭 차이 임계값(m dc) 이상인지 여부를 판단한다. 여기서 진폭 차이 임계값(m dc)은 입력된 차속(v)을 이용하여 대표 주파수별 진폭 차이 임계값 테이블(634)로부터 결정될 수 있다. 도 6을 참조하면, 진폭 차이 임계값 테이블(634)은 복수의 차속(또는 차속 구간)에 각 대표 주파수에 대해 미리 설정된 진폭 차이 임계값들을 포함할 수 있다.
[50]
도 6에서 대표 주파수가 하위 주파수, 중간 주파수, 상위 주파수인 경우가 예시적으로 도시되어 있으며, 이들 대표 주파수는 고역 통과 토크 신호의 주파수 스펙트럼에서 소정 개수로 분할된 각 주파수 구간의 대표 값(예를 들어, 평균 진폭 값을 가지는 주파수 또는 해당 구간의 중간 주파수)일 수 있다. 이러한 대표 주파수별 진폭 차이 임계값 테이블(634)은 개별 차량에서 튜닝을 통해 결정될 수 있다. 예를 들어, 해당 주파수 대역에서 해당 주파수에서의 진폭의 증가에 의해 조향감 등에 영향이 크다고 보이는 값으로 임계값을 설정할 수 있다. 도 6에서 차속 구간이 네 개이고 대표 주파수가 세 개인 경우가 예시적으로 도시되어 있으나 차속 구간 및 대표 주파수의 개수는 이에 한정되지 않는다.
[51]
비교기(633)의 판단 결과 진폭 차이(m d)가 진폭 차이 임계값(m dc) 이상이 아닌 것으로 판단되는 경우, 기본 고주파 어시스트 게인(g H)이 최종 고주파 어시스트 게인(g Hf)으로 그대로 사용된다. 반면, 비교기(633)의 판단 결과 진폭 차이(m d)가 진폭 차이 임계값(m dc) 이상인 것으로 판단되는 경우, 기본 고주파 어시스트 게인(g H)에 게인 반영 팩터(f g)가 곱해진 값이 최종 고주파 어시스트 게인(g Hf)으로 그대로 사용된다. 고역 통과 토크 신호(t sH)에 산출된 최종 고주파 어시스트 게인(g Hf)을 곱한 값이 도 2의 고주파 어시스트 토크 신호(t asHF)가 된다.
[52]
구체적으로, 도 3을 참조하면, 최종 고주파 어시스트 게인 산출 회로(635)는 비교기(633)에서의 판단 결과에 따라 최종 고주파 어시스트 게인(g Hf)을 산출한다. 먼저, 비교기(633)에서의 판단 결과가 부정(No)인 경우, 즉 진폭 차이(m d)가 진폭 차이 임계값(m dc) 이상이 아닌 경우, 최종 고주파 어시스트 게인(g Hf)은 고주파 어시스트 게인 테이블(636)에서 산출된 기본 고주파 어시스트 게인(g H)으로 설정되고, 그에 따라 고주파 어시스트 토크 신호(t asHF)는 고역 통과 토크 신호(t sH)에 기본 고주파 어시스트 게인(g H)을 곱한 값이 된다. 한편, 비교기(633)에서의 판단 결과가 긍정(Yes)인 경우, 즉 진폭 차이(m d)가 진폭 차이 임계값(m dc) 이상인 경우, 최종 고주파 어시스트 게인(g Hf)은 고주파 어시스트 게인 테이블(636)에서 산출된 기본 고주파 어시스트 게인(g H)에 대표 주파수별 게인 반영 팩터 테이블(637)에서 결정되는 대표 주파수별 게인 반영 팩터(f g)를 곱한 값으로 설정되고, 그에 따라 고주파 어시스트 토크 신호(t asHF)는 고역 통과 토크 신호(t sH)에 기본 고주파 어시스트 게인(g H) 및 대표 주파수별 게인 반영 팩터(f g)를 곱한 값으로 설정된다.
[53]
고주파 어시스트 게인 테이블(636)은 차속(v)을 입력받고 그에 따른 기본 고주파 어시스트 게인(g H)을 설정할 수 있도록 형성되며, 차속에 따른 고주파 어시스트 게인을 결정하기 위한 종래에 알려진 방식으로 설정될 수 있다. 이는 종래 기술과 동일한 사항이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
[54]
도 7에 대표 주파수별 게인 반영 팩터 테이블(637)을 한 예가 도시되어 있다. 도 7에서 대표 주파수가 하위 주파수, 중간 주파수, 상위 주파수인 경우가 예시적으로 도시되어 있으며, 이들 대표 주파수는 고역 통과 토크 신호의 주파수 스펙트럼에서 소정 개수로 분할된 각 주파수 구간의 대표 값(예를 들어, 평균 진폭 값을 가지는 주파수 또는 해당 구간의 중간 주파수)일 수 있다. 이러한 대표 주파수별 게인 반영 팩터 테이블(637)은 개별 차량에서 튜닝을 통해 결정될 수 있다. 예를 들어, 게인 반영 팩터는 주파수에 따른 진폭 분포가 지수 함수의 형태로 감소하는 경향을 갖도록 설정될 수 있다. 도 7에서 차속 구간이 네 개이고 대표 주파수가 세 개인 경우가 예시적으로 도시되어 있으나 차속 구간 및 대표 주파수의 개수는 이에 한정되지 않는다. 이때, 게인 반영 팩터(f g)는 1 이하의 값으로 설정될 수 있으며, 그에 의해 고역 통과 토크 신호(t sH) 중 너무 큰 진폭 성분을 가지는 신호의 진폭을 줄일 수 있고, 그에 의해 조향감을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 특정 차속에서의 고역 통과 토크 신호(t sH)가 도 8과 같은 경우, 점선 내에 표시된 부분의 진폭이 상대적으로 크며, 이러한 성분에 대해 게인 반영 팩터(f g)가 반영됨으로써 토크 신호의 크기가 감소될 수 있다.
[55]
다시 도 2를 참조하면, 합산 회로(627)는 저주파 어시스트 토크 신호(t asLF)와 고주파 어시스트 토크 신호(t asHF)를 합산하여 토크 어시스트 신호(t as)를 산출한다. 산출된 토크 어시스트 신호(t as)는 가변 노치 필터(628)에 의해 필터링되어 토크 명령 신호(t cmd)로 산출될 수 있다. 예를 들어, 가변 노치 필터(628)는 차속에 따라 특정 대역의 주파수 성분을 가변적으로 제거하도록 구성될 수 있으며, 기존에 알려진 가변 노치 필터가 사용될 수 있다.
[56]
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

산업상 이용가능성

[57]
본 발명은 차량의 전동 어시스트 조향 장치의 모터에 제어에 관한 것으로 차량에 적용될 수 있어 산업상 이용가능성이 있다.

청구범위

[청구항 1]
전동 어시스트 조향 시스템의 모터를 제어하는 모터 제어 방법으로서, 감지된 인가 조향 토크 신호와 차속을 이용하여 대역 통과 필터에 의해 저역 통과 토크 신호와 고역 통과 토크 신호를 각각 생성하는 단계, 상기 저역 통과 토크 신호와 상기 차속을 이용하여 저주파 어시스트 토크 신호를 생성하는 단계, 상기 고역 통과 토크 신호와 상기 차속을 이용하여 고주파 어시스트 토크 신호를 생성하는 단계, 상기 저주파 어시스트 토크 신호와 상기 고주파 어시스트 토크 신호의 합을 이용하여 토크 명령 신호를 생성하는 단계, 그리고 상기 토크 명령 신호를 이용하여 상기 모터를 구동하기 위한 전압 출력 신호를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 고주파 토크 신호를 생성하는 단계에서, 상기 고주파 어시스트 토크 신호는 상기 고역 통과 토크 신호와 최종 고주파 어시스트 게인의 곱으로 산출되며, 상기 최종 고주파 어시스트 게인은 기본적으로 차속에 의해 결정되는 기본 고주파 어시스트 게인으로 설정되며 상기 고역 통과 토크 신호의 진폭의 크기에 따라 상기 기본 고주파 어시스트 게인에 게인 반영 팩터를 선택적으로 곱한 값으로 설정되는 모터 제어 방법.
[청구항 2]
제1항에서, 상기 게인 반영 팩터는 상기 차속과 주파수의 함수로 결정되는 모터 제어 방법.
[청구항 3]
제1항에서, 상기 고주파 토크 신호를 생성하는 단계는 상기 고역 통과 토크 신호의 진폭과 미리 설정된 대표 주파수별 기준 진폭의 차이인 진폭 차이를 산출하는 단계, 상기 산출된 진폭 차이가 미리 설정된 대표 주파수별 진폭 차이 임계값 이상인지를 판단하는 단계, 상기 산출된 진폭 차이가 상기 미리 설정된 대표 주파수별 진폭 차이 임계값 이상이 아닌 경우 상기 기본 고주파 어시스트 게인을 상기 최종 고주파 어시스트 게인으로 설정하는 단계, 상기 산출된 진폭 차이가 상기 미리 설정된 대표 주파수별 진폭 차이 임계값 이상인 경우 상기 기본 고주파 어시스트 게인에 상기 게인 반영 팩터를 곱한 값을 상기 최종 고주파 어시스트 게인으로 설정하는 단계, 그리고 상기 상기 고역 통과 토크 신호와 상기 최종 고주파 어시스트 게인의 곱에 의한 값으로 상기 고주파 어시스트 토크 신호를 결정하는 단계를 포함하는 모터 제어 방법.
[청구항 4]
제3항에서, 상기 대표 주파수별 기준 진폭은 튜닝에 의해 상기 차속과 대표 주파수별로 미리 설정되는 모터 제어 방법.
[청구항 5]
제3항에서, 상기 대표 주파수별 진폭 차이 임계값은 튜닝에 의해 상기 차속과 대표 주파수별로 미리 설정되는 모터 제어 방법.
[청구항 6]
제3항에서, 상기 게인 반영 팩터는 튜닝에 의해 차속과 대표 주파수별로 미리 설정되는 모터 제어 방법.
[청구항 7]
제1항에서, 상기 게인 반영 팩터는 1 이하의 값으로 설정되는 모터 제어 방법.
[청구항 8]
인가 토크를 나타내는 인가 토크 신호를 감지하는 토크 센서, 상기 감지된 인가 토크 신호와 차속을 이용하여 저역 통과 토크 신호와 고역 통과 토크 신호를 각각 생성하는 대역 통과 필터, 상기 저역 통과 토크 신호와 상기 차속을 이용하여 저주파 어시스트 토크 신호를 생성하는 저주파 어시스트 회로, 상기 고역 통과 토크 신호와 상기 차속을 이용하여 고주파 어시스트 토크 신호를 생성하는 고주파 어시스트 회로, 상기 저주파 어시스트 토크 신호와 상기 고주파 어시스트 토크 신호를 합산하여 토크 어시스트 신호를 생성하는 합산기, 그리고 상기 토크 어시스트 신호를 이용하여 토크 명령 신호를 생성하는 가변 노치 필터를 포함하고, 상기 고주파 어시스트 회로는 상기 고역 통과 토크 신호와 최종 고주파 어시스트 게인의 곱으로 상기 고주파 어시스트 토크 신호를 생성하며, 상기 최종 고주파 어시스트 게인은 기본적으로 차속에 의해 결정되는 기본 고주파 어시스트 게인으로 설정되며 상기 고역 통과 토크 신호의 진폭의 크기에 따라 상기 기본 고주파 어시스트 게인에 게인 반영 팩터를 선택적으로 곱한 값으로 설정되는 전동 어시스트 조향 시스템의 모터를 제어하는 모터 제어 장치.
[청구항 9]
제8항에서, 상기 게인 반영 팩터는 상기 차속과 주파수의 함수로 결정되는 모터 제어 장치.
[청구항 10]
제8항에서, 상기 고주파 어시스트 회로는 상기 고역 통과 토크 신호의 진폭과 미리 설정된 대표 주파수별 기준 진폭의 차이인 진폭 차이를 산출하는 단계, 상기 산출된 진폭 차이가 미리 설정된 대표 주파수별 진폭 차이 임계값 이상인지를 판단하는 단계, 상기 산출된 진폭 차이가 상기 미리 설정된 대표 주파수별 진폭 차이 임계값 이상이 아닌 경우 상기 기본 고주파 어시스트 게인을 상기 최종 고주파 어시스트 게인으로 설정하는 단계, 상기 산출된 진폭 차이가 상기 미리 설정된 대표 주파수별 진폭 차이 임계값 이상인 경우 상기 기본 고주파 어시스트 게인에 상기 게인 반영 팩터를 곱한 값을 상기 최종 고주파 어시스트 게인으로 설정하는 단계, 그리고 상기 상기 고역 통과 토크 신호와 상기 최종 고주파 어시스트 게인의 곱에 의한 값으로 상기 고주파 어시스트 토크 신호를 결정하는 단계를 수행하는 모터 제어 장치.
[청구항 11]
제8항에서, 상기 고주파 어시스트 회로는 상기 고역 통과 토크 신호의 진폭과 미리 설정된 대표 주파수별 기준 진폭의 차이인 진폭 차이를 산출하는 진폭 차이 산출 회로, 상기 산출된 진폭 차이가 미리 설정된 대표 주파수별 진폭 차이 임계값 이상인지를 판단하는 비교기, 그리고 상기 고주파 어시스트 토크 신호를 산출하기 위한 상기 최종 고주파 어시스트 게인을 산출하는 최종 고주파 어시스트 게인 산출 회로를 포함하고, 상기 최종 고주파 어시스트 게인 산출 회로는 상기 산출된 진폭 차이가 상기 미리 설정된 대표 주파수별 진폭 차이 임계값 이상이 아닌 경우 상기 기본 고주파 어시스트 게인을 상기 최종 고주파 어시스트 게인으로 설정하고, 상기 산출된 진폭 차이가 상기 미리 설정된 대표 주파수별 진폭 차이 임계값 이상인 경우 상기 기본 고주파 어시스트 게인에 상기 게인 반영 팩터를 곱한 값을 상기 최종 고주파 어시스트 게인으로 설정하는 모터 제어 장치.
[청구항 12]
제11항에서, 상기 대표 주파수별 기준 진폭은 튜닝에 의해 상기 차속과 대표 주파수별로 미리 설정되는 모터 제어 장치.
[청구항 13]
제11항에서, 상기 대표 주파수별 진폭 차이 임계값은 튜닝에 의해 상기 차속과 대표 주파수별로 미리 설정되는 모터 제어 장치.
[청구항 14]
제11항에서, 상기 게인 반영 팩터는 튜닝에 의해 차속과 대표 주파수별로 미리 설정되는 모터 제어 장치.
[청구항 15]
제11항에서, 상기 게인 반영 팩터는 1 이하의 값으로 설정되는 모터 제어 장치.

도면

[도1]

[도2]

[도3]

[도4]

[도5]

[도6]

[도7]

[도8]