(57)【要約】【課題】本発明は、電動式操向装置を制御する技術を提供するためのものである。【解決手段】本発明によれば、電動式操向装置の累積作動時間と操向角使用頻度に基づいて機構的特性変化に従う操向感の差を補正できるので、操向装置の使用時、運転者が感じる操向異質感を最小化し、装置に対する信頼感を向上させることができる効果がある。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動式操向装置であって、
予め格納された操向角使用頻度グラフに基づいて操向角センサーから受信された操向角値に対応する使用頻度値を確認する操向角使用頻度確認部と、
前記電動式操向装置の累積作動時間を算出する累積時間算出部と、
前記使用頻度値及び累積作動時間に基づいて補償トルクを演算する補償トルク演算部と、
目標トルクを算出し、算出された前記目標トルクに前記補償トルクを適用して前記モータに印加する駆動制御部と、
を含むことを特徴とする、電動式操向装置。
【請求項２】
前記電動式操向装置は、前記使用頻度値及び累積作動時間に基づいてフリクション（friction）減少量を算出し、算出された前記フリクション減少量値を前記補償トルク演算部に伝達するフリクション減少量算出部をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の電動式操向装置。
【請求項３】
前記フリクション減少量算出部は、同一の操向角値または操向角範囲に対し、累積使用時間が短いほど前記フリクション減少量が増加するように算出することを特徴とする、請求項２に記載の電動式操向装置。
【請求項４】
電動式操向装置の制御方法であって、
操向角を感知し、累積作動時間を確認するステップと、
感知された前記操向角に対して予め格納された操向角使用頻度グラフに基づいて試用頻度値を確認するステップと、
前記使用頻度値及び累積作動時間に基づいて補償トルクを演算するステップと、
予め算出された目標トルクに前記補償トルクを適用して前記モータを駆動させるステップと、
を含むことを特徴とする、電動式操向装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動式操向装置を制御する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油圧式操向装置は、操向補助動力を供給する動力源である油圧ポンプがエンジンにより駆動されて、操向ホイールの回転するか否かに関わらず、常にエネルギーを消耗する。これに対して、電動式操向装置は、操向ホイールの回転により操向トルクが発生した場合に、発生した操向トルクに比例する操向補助動力をモータが供給する。したがって、電動式操向装置を使用する場合には、油圧式操向装置を使用する場合に比べて、エネルギー効率を向上させることができる。
【０００３】
電動式操向装置は、操向ホイールの回転により発生した操向トルクがラック−ピニオン機構部を経てラックバーに伝達され、発生した操向トルクによってモータで発生した操向補助動力がラックバーに伝達されるように構成される。即ち、操向ホイールにより発生した操向トルク及びモータで発生した操向補助動力が合わせられてラックバーを軸方向に運動させるようにするものである。
【０００４】
このような電動式操向装置は、当該装置が装着された車両の走行距離が増加するにつれて機構的特性が変化する。操向装置の製造時には新たな部品を基準にチューニング値を調節するが、上記電動式操向装置が動作するにつれて装置の部品が摩耗される等、機構的特性が変化すれば、製造時に調節されたチューニング値が合わないという問題点が発生することがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような背景のもと本発明の目的は、使用に伴う機構的な特性の変化を反映して操向感の差が補正できる電動式操向装置及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した目的を達成するために、本発明に係る電動式操向装置は、予め格納された操向角使用頻度グラフに基づいて操向角センサーから受信された操向角値に対応する使用頻度値を確認する操向角使用頻度確認部、当該電動式操向装置の累積作動時間を算出する累積時間算出部、上記使用頻度値及び累積作動時間に基づいて補償トルクを演算する補償トルク演算部、及び目標トルクを算出し、算出された上記目標トルクに上記補償トルクを適用して上記モータに印加する駆動制御部を含む。
【０００７】
本発明に係る電動式操向装置の制御方法は、操向角を感知し、累積作動時間を確認するステップ、感知された上記操向角に対して予め格納された操向角使用頻度グラフに基づいて使用頻度値を確認するステップ、上記使用頻度値及び累積作動時間に基づいて補償トルクを演算するステップ、及び予め算出された目標トルクに上記補償トルクを適用して上記モータを駆動させるステップを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電動式操向装置の機構的特性変化に従う操向感の差を補正できるので、操向装置の使用時、運転者が感じる操向異質感を最小化し、装置に対する信頼感を向上させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る電動式操向装置の全体構成を簡略に示す構成図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る電動式操向装置の電子制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る操向角使用頻度グラフの例を示す例示図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る電動式操向装置の制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一部の実施形態が、添付された図面を参照されつつ詳細に説明される。各図面の構成要素に参照符号を付加するに当たって、同一の構成要素に対してはたとえ他の図面上に表示されても、できる限り同一な符号を有するようにしていることに留意しなければならない。また、本発明を説明するに当たって、関連した公知構成または機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすることができると判断される場合にはその詳細な説明は省略する。
【００１１】
また、本明細書で「モータ」は、電動パワーステアリング装置を構成する「操向モータ」と同一の構成要素を表し、以下、説明の便宜のために「操向モータ」と「モータ」を混用することがある。
【００１２】
本発明の一実施形態の主な構成要素を説明する前に、本発明の一実施形態に係る電動式操向装置の全体構成について説明すれば、次の通りである。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の全体構成を示す図である。
【００１４】
本発明の一実施形態に係る電動式操向装置は、ステアリングホイール１、当該ステアリングホイール１と連結されて運転者による操向力を伝達するステアリングシャフト２、運転者が操作することによって上記ステアリングホイール１に発生した操向トルクを感知するトルクセンサー５、運転者が上記ステアリングホイール１を操作することによって発生した操向角を感知する操向角センサー（図示せず）、運転者が希望する程度に車輪８が操向されるように操向補助力を供給する操向モータ４０、上記トルクセンサー５から受信されたトルク情報または上記操向角センサーから受信された操向角情報に基づいて上記操向モータ４０の動作を制御する電子制御装置１００、及び上記電子制御装置に電源を供給するバッテリー４を含むことができる。
【００１５】
上記電子制御装置１００は、内部的に複数のトランジスタを含み、上記複数のトランジスタがスイッチング動作を遂行することによって、操向モータ４０の駆動が制御される。このような複数のトランジスタは電子制御装置１００から印加される信号によりバッテリー電圧を操向モータ４０の各コイルに印加または遮断して上記操向モータ４０の動作を制御する。
【００１６】
本発明の一実施形態に係る電動式操向装置は、操向装置の動作時間に伴う操向感の変化を最小化するためのものであって、図１ではＣ−ＥＰＳの構成を例として説明したが、これに限定されるものではなく、ステアリングホイール１、ステアリングシャフト２、及び車輪８に連結される操向系統を有する操向装置であれば全て適用できる。
【００１７】
図２は、本発明の一実施形態に係る電動式操向装置の電子制御装置の構成を示すブロック図である。
【００１８】
図２を参照すると、本発明の一実施形態に係る電動式操向装置の電子制御装置１００は、上記電動式操向装置の累積作動時間を算出する累積時間算出部１１０、操向角センサー２０で感知された操向角に対応する使用頻度値を確認する操向角使用頻度確認部１２０、上記使用頻度値及び累積作動時間に基づいて補償トルクを演算する補償トルク演算部１４０、及びモータ４０の駆動を制御するための目標トルクを生成及び補正し、補正されたトルクに該当する電流を生成して上記モータ４０に印加する駆動制御部３０を含む。
【００１９】
また、上記使用頻度値及び累積作動時間に基づいてフリクション（friction）減少量を算出し、算出された上記フリクション減少量値を上記補償トルク演算部１４０に伝達するフリクション減少量算出部１３０をさらに含むことができる。
【００２０】
上記累積時間算出部１１０は、上記電動式操向装置に備えられたカウンター１０を用いて上記電動式操向装置の作動時間を累積算出するが、上記カウンター１０から伝えられる時間情報に基づいて上記電動式操向装置に電源が供給されて動作を始めた時から動作が終了した時までの作動時間を算出し、以後、上記電動式操向装置がまた動作を始めれば、以前に算出された上記作動時間を初期値にして、上記カウンター１０から伝えられる時間情報に基づいて累積作動時間を算出することができる。
【００２１】
上記操向角使用頻度確認部１２０は、上記操向角センサー２０から受信された操向角値に対して通常的にある程度の頻度で操向されるかを確認する。
【００２２】
図３は、本発明の一実施形態に係る操向角使用頻度グラフの例を示す例示図である。
【００２３】
操向角使用頻度グラフは、ステアリングホイール１０に対して運転者が操作する操向角値がどれくらいよく感知されるかを表すグラフであって、図３に示すように、ステアリングホイールのセンター（center、０）を中心にした一定範囲の角度が最も運転者の操作回数が多い操向角値ということができ、両端に行くほどその操作頻度が急激に減少できる。これは、一般的な運転者のステアリングホイール１の操作特性上、道でＵターンをしたり駐車する場合などを除いては、ステアリングホイール１を両端まで巻くことが多くないという点から類推できる。
【００２４】
したがって、上記操向角使用頻度確認部１２０は、操向角センサー２０から受信された操向角値が−θの場合、上記操向角使用頻度グラフを通じて−θに対応する使用頻度値としてｗを確認することができ、確認された値を上記フリクション減少量算出部１３０に伝達することができる。
【００２５】
操向角センサー２０で感知された各操向角に対する使用頻度値は実験による統計的方法を通じて導出されることができ、前述したように、操向角使用頻度グラフで具現されて上記電動式操向装置の電子制御装置に格納できるが、これに限定されず、操向角−使用頻度テーブルなど、種々の形式のデータで格納されることもでき、上記操向角使用頻度確認部１２０は、予め格納された上記操向角使用頻度グラフまたは操向角−使用頻度テーブルに基づいて上記操向角センサー２０から受信された操向角値の使用頻度を確認することができる。
【００２６】
フリクション減少量算出部１３０は、上記累積時間算出部１１０から上記電動式操向装置の累積作動時間の伝達を受けて、上記操向角使用頻度確認部１２０から使用頻度値の伝達を受ければ、現在電動式操向装置の操向系統に対するフリクション減少量を算出することができる。電動式操向装置は使用しながら操向系統をなす各構成の機構的特性（フリクション、friction）が摩耗などにより減少する傾向があるので、運転者が同一な操向角を操作する場合でも、操向装置の使用初期よりは作動時間が長くなるほど操向装置のモータで発生する操向補助力は減ることがある。
【００２７】
したがって、フリクション減少量算出部１３０は、操向装置の累積作動時間と操向角の使用頻度（操作頻度）に基づいて、このような電動式操向装置の機構的特性がある程度に減少したかを判断する。
【００２８】
上記フリクション減少量算出部１３０は、各累積作動時間と使用頻度によって機構的特性がある程度減少するかに対して予め格納されたフリクション減少量判断データに基づいて減少量の程度を導出することができるが、同一な操向角値または操向角範囲に対して、累積使用時間が短いほど上記フリクション減少量が増加し、上記累積使用時間が増えるほど上記フリクション減少量が一定の値を維持するように算出することができる。
【００２９】
この際、上記フリクション減少量判断データは、実験を通じて各累積作動時間と使用頻度によって導出されたフリクション減少量値がテーブル形式に格納されていることがある。
【００３０】
また、上記フリクション減少量算出部１３０は、予め格納されたフリクション減少量判断データに基づいて減少量の程度を導出することと説明したが、これに限定されず、上記累積作動時間及び使用頻度を要素とする特定の数学式やアルゴリズムが定義される場合、定義された式によって減少量値を算出することもできる。
【００３１】
補償トルク演算部１４０は、上記フリクション減少量算出部１３０から伝達を受けたフリクション減少量に基づいて目標トルクに対する補償トルクを演算する。この際、上記補償トルク演算部１４０は上記フリクション減少量算出部１３０の機能を含むことができ、含む場合、上記累積時間算出部１１０と操向角使用頻度確認部１２０から伝達を受けたデータに基づいてフリクション減少量を算出し、それに従う補償トルクを演算することができる。
【００３２】
上記駆動制御部３０は、車両に備えられたトルクセンサー５、車速センサー、操向角センサー２０などのセンサーから入力された値に基づいて上記目標トルクを算出することができ、補償トルク演算部１４０から伝えられた補償トルクを上記目標トルクに適用してモータ４０の駆動を制御する。この際、上記駆動制御部３０は操向装置の機構的特性が減少するにつれて使用初期に比べて少量の電流をモータ４０に印加しても使用初期と類似な程度の操向補助力が提供できる点を考慮して、上記補償トルクは上記目標トルクに対してマイナスの値に適用されるように制御することが好ましい。
【００３３】
例えば、同一の操向角に対して使用初期には１００の目標トルクが発生するように制御したことに反し、累積作動時間が増えた後にはフリクションが減少するにつれて９５の目標トルクが発生するように制御しても運転者が類似な程度の操向感を感じることができ、このような場合、上記目標トルクは１００に以前と同一の値であるが、上記補償トルクが−５に適用されて補償トルクが適用された最終目標トルクは９５になるようにすることができる。
【００３４】
前述したような本発明の一実施形態に係る電動式操向装置は、次の通り動作する。
【００３５】
図４は、本発明の一実施形態に従う電動式操向装置の制御方法を示すフローチャートである。
【００３６】
本発明の一実施形態に係る電動式操向装置の制御方法は、図４を参照すると、操向角を感知し、累積使用時間（作動時間）を確認するステップ（Ｓ１００、Ｓ１１０）、感知された上記操向角に対して予め格納された操向角使用頻度グラフに基づいて使用頻度値を確認するステップ（Ｓ１２０）、上記使用頻度値及び累積使用時間に基づいてフリクション減少量を算出し、それによって補償トルクを演算するステップ（Ｓ１３０、Ｓ１４０）、及び予め算出された目標トルク値に上記補償トルクを適用して上記モータを駆動させるステップ（Ｓ１５０）を含む。
【００３７】
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したことにすぎないものであって、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で多様な修正及び変形が可能である。したがって、本発明に開示された実施形態は本発明の技術思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであるので、このような実施形態により本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３８】
４０・・・モータ
１００・・・電子制御装置
１１０・・・累積時間算出部
１２０・・・操向角使用頻度確認部
１３０・・・フリクション減少量算出部
１４０・・・補償トルク演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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