스티어 바이 와이어 시스템의 조향 제어 시스템 document_id A220623029053

본 발명은 스티어 바이 와이어 시스템의 조향 제어 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 종래의 위치 제어 방식 및 조향 휠을 조향할 때의 각속도(角速度)인 목표 각속도와 모터에 의해 차륜(車輪)이 조향될 때의 각속도인 출력 각속도를 비교하여 목표 각속도와 출력 각속도의 속도 편차를 보정하는 속도 제어 방식을 이용하여 급격한 제어 입력의 변동에 대한 모터 제어의 응답성을 향상한 스티어 바이 와이어 시스템의 조향 제어 시스템에 관한 것이다. 일반적으로, 차량의 조향 시스템은 조향 휠과 차량의 바퀴를 기계적으로 연결하여, 운전자가 조향 휠을 회전시킴에 따라 전륜(前輪) 또는 후륜(後輪)이 좌우로 움직여서 차량의 진행 방향을 조절하도록 되어 있다. 상기와 같은 조향 시스템은 스티어링 휠과 차륜이 기계적으로 연결됨에 따라 그 구조가 복잡하여 최근에는 조향 휠과 차륜의 기계적 연결을 없앤 스티어 바이 와이어(Steer by Wire) 시스템이 개발되어 사용되고 있다. 스티어 바이 와이어 시스템은 조향 휠과 차륜을 연결해 주는 컬럼 등을 삭제하고 조향 휠에서의 정보를 전자 제어 유니트가 입력받아서 차륜에 연결된 모터를 구동시켜서 차량을 조향시켜 주고 있다. 스티어 바이 와이어 시스템의 종래 조향 제어 시스템은 조향 휠이 회전한 변위인 목표 조향각 및 모터의 구동에 의해 차륜이 실제로 움직인 변위인 출력 조향각을 이용한 위치 제어 방식을 이용하여 모터의 구동을 제어한다. 도 1은 스티어 바이 와이어 시스템의 종래 조향 제어 시스템을 간략하게 나타낸 블록 구성도이다. 도 1을 통해 위치 제어 방식을 간단하게 설명하면, 우선 조향 휠에 부착된 조향각 센서(110)가 목표 조향각을 측정한 값인 목표 조향각 정보를 위치 제어기(120)로 전달한다. 위치 제어기(120)는 목표 조향각 정보를 통해 모터(130)를 최초 구동하고, 모터(130)에 의한 출력 조향각을 측정한 값인 출력 조향각 정보를 모터(130)와 연결된 기어 박스(140)로부터 피드백(Feed-back)받아서 조향각 센서(120)로부터 입력되는 목표 조향각 정보와 비교하여 목표 조향각과 출력 조향각의 위치 편차가 발생하면 모터(130)의 구동을 제어하여 위치 편차를 보정한다. 여기서, 기어 박스(140)는 모터(130)의 회전 운동을 랙바(Rack-Bar)(미도시)의 직선 운동으로 변환하는 장치로서, 기어 박스(140)가 출력 조향각 정보를 위치 제어기(120)로 피드백한다는 것은 기어 박스(140) 내부에 부착된 센서가 모터(130)의 구동에 의해 차륜이 실제로 움직인 출력 조향각을 측정하고, 출력 조향각 정보를 생성해서 위치 제어기(120)로 피드백하는 것을 의미한다. 상기와 같은 위치 제어 방식에서 위치 제어기(120)는 비례 적분(PI: Proportional-plus-Integrate) 제어기를 사용한다. 이러한 위치 제어기(120)는 급격한 제어 입력의 변동에 대한 조향 제어의 응답 특성이 신속하지 않다는 단점이 있고, 이와 같은 단점을 보완하기 위해 위치 제어기(120)의 이득을 높이게 되면 오버슈트(Overshoot)가 발생하게 된다. 즉, 운전자가 조향 휠을 급격하게 회전했을 경우, 급격한 제어 입력의 변동에 대한 조향 제어의 응답 특성이 신속하지 않은 위치 제어기(120)의 단점으로 인해 차량이 운전자가 조향 휠 조작을 통해 요구한 방향과 불일치한 방향으로 진행할 수 있는 문제점이 있다.