KR100670189B1 - 능동 전륜 조향 시스템을 이용한 조향 시스템의페일세이프제어방법 - Google Patents

능동 전륜 조향 시스템을 이용한 조향 시스템의페일세이프제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 능동 전륜 조향 시스템을 이용한 조향 시스템의 페일세이프 제어방법에 관한 것으로, AFS ECU가 각종 차량 상태정보 검출 센서로부터 조향각, 횡가속도, 요 레이트, 차속을 각각 입력받아 적정의 조향비를 설정하는 제1단계와, 조향 시스템의 ECU가 자가진단로직에 따라 페일이 발생하였는지를 판단하여 페일이 발생한 경우 이 페일을 포함한 정보를 통신수단을 통해 AFS ECU로 전달하는 제2단계와, AFS ECU가 제2단계에서 전달받은 정보로부터 조향 시스템에 페일이 발생하였는지를 판단하는 제3단계와, 제3단계의 판단 결과, 조향 시스템에 페일이 발생하지 않았다면, 제1단계에서 설정된 적정 조향비를 토대로 전륜 조향각 보상 제어를 수행하도록 제어하는 제4단계와, 제3단계의 판단 결과, 조향 시스템에 페일이 발생하였다면, AFS 구동회로부로 목표 조향비를 가장 크게 설정하기 위한 해당 제어신호를 출력하여 AFS 모터의 구동 및 가변기어기구의 작동을 제어하는 제5단계로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 조향 시스템에 페일이 발생한 경우 AFS 시스템에서 조향비를 가장 큰쪽으로 변환시킴에 따라 조향 어시스트가 되지 않는 상태에서도 운전자의 조타 조작을 용이하게 할 수 있게 되는 효과가 있다.
EPS, AFS, 조향비, 가변기어기구, 페일세이프

Description

능동 전륜 조향 시스템을 이용한 조향 시스템의 페일세이프 제어방법{FAILSAFE CONTROL METHOD OF SEERING SYSTEM USING AFS SYSTEM}
도 1은 AFS 시스템이 적용된 전동식 파워 조향 시스템의 차량 내부 구조를 보인 도면.
도 2는 종래 AFS 시스템이 적용된 전동식 파워 조향 시스템의 블록 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 AFS 시스템을 이용한 전동식 파워 조향 시스템의 페일세이프 제어방법을 보인 동작 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 조향각 센서 2 : 토오크 센서
3 : 횡가속도 센서 4 : 요 레이트 센서
5 : 차속 센서 6 : EPS ECU
7 : AFS ECU 8 : EPS 구동 회로부
9 : AFS 구동 회로부 10 : EPS 모터
11 : AFS 모터
본 발명은 능동 전륜 조향(Active Front Steering : 이하, 'AFS'라 칭함) 시스템을 이용한 조향 시스템의 페일세이프(FailSafe) 제어방법에 관한 것으로, 특히 AFS 시스템이 적용된 조향 시스템에서 페일이 발생하는 경우, 이 조향 시스템의 페일을 AFS 시스템이 감지하여 조향비가 가장 큰쪽으로 가변기어기구의 작동을 제어함으로써 운전자의 조타 조작을 용이하게 할 수 있도록 한 AFS 시스템을 이용한 조향 시스템의 페일세이프 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에 적용되는, 전자 제어 장치(Electronic Control Unit ; 이하, 'ECU'라 칭함)를 이용하여 차량의 속도에 따라 운전자 핸들의 조작력을 줄여주어 가볍고 신속한 조향 조작이 가능하도록 한 조향 시스템은, 기존의 유압식 파워 조향 시스템에 유압을 조정하는 전자제어밸브가 추가되어 어시스트량을 조절하는 전자제어 파워 조향(Electronic Control Unit : EPS) 시스템과 순수한 모터의 구동에 의해 어시스트량을 조절하는 전동식 파워 조향(Electric Power Steering : EPS) 시스템으로 구분된다.
한편, 종래에는 이러한 조향 시스템에 운전자의 조타 입력에 대한 출력 각도를 가변시켜 주는 AFS 시스템이 적용되어 차량의 거동을 보다 안정화시키고 있다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이 전동식 파워 조향 시스템에 적용된 AFS 시스템은 조향 칼럼이 결합된 조향 핸들(Steering Wheel), 조향각 센서, 능동 제어기(Active Controller)(ECU), 능동 조향 메카니즘(Active Steering Mecanism)(가변기어기구 및 AFS 모터), 조향 액츄에이터(Steering Actuator)(EPS 모터), 조향 위치 센서(Steering Position Sensor) 등으로 이루어져, 능동 제어기(ECU)에서 조향각, 차속, 횡가속도, 요 레이트(Yaw Rate) 등의 차량 상태정보를 입력받아 능동 조향 메카니즘(가변기어기구 및 AFS 모터)를 작동시켜 최적의 전륜 조타각 제어를 수행한다.
상기 능동 조향 메카니즘인 가변기어비를 갖는, 즉 조향비를 가변할 수 있는 가변기어기구가 조향 기어 또는 조향 칼럼에 장착되는 이러한 AFS 시스템에서는 차량의 상태정보에 따라 AFS 액츄에이터인 AFS 모터를 구동 및 가변기어기구를 제어하여 전륜 조향각 보상 제어를 수행함으로써 차량의 거동을 안정화시키도록 하고 있다.
도 2는 도 1에 도시된 AFS 시스템이 적용된 전동식 파워 조향 시스템을 블록 구성도로 나타낸 도면으로서(여기에서 EPS는 전동식 파워 조향 시스템을 나타냄), EPS ECU(6)에서는 조향각 센서(1), 토오크 센서(2), 차속 센서(5)로부터 검출 및 출력되는 각종 차량의 상태정보를 이용하여 조향 어시스트 제어를 위한 목표전류를 연산하고, 이후 EPS 구동 회로부(8)를 통해 상기 연산된 목표전류에 따른 구동 제어신호를 EPS 모터(10)로 출력하여 EPS 모터(10)의 구동을 제어함으로써 조향 어시스트 제어를 수행한다.
그리고, AFS ECU(7)에서는 상기 조향각 센서(1), 횡가속도 센서(3), 요 레이트 센서(4), 차속 센서(5)로부터 검출 및 출력되는 각종 차량의 상태정보를 이용하여 주행상태에서의 적정 조타 에포트에 부합되는 목표전류를 연산한다. 즉 차량 상태에 대한 적정 조향비를 설정하는 것이다.
이후, AFS 구동 회로부(9)를 통해 상기 연산된 목표전류에 따른 구동 제어신 호를 AFS 모터(11)로 출력하여 AFS 모터(11)의 구동을 제어함으로써 전륜 조향각 보상 제어를 수행한다.
한편, 상기와 같은 AFS 시스템이 적용된 조향 시스템에서는 해당 조향 시스템의 ECU가 조향 시스템에 페일, 즉 이상이 발생하였는지를 판단하게 되는데, 이때 페일이 발생한 경우라면 조향 시스템의 파워 조향에 따른 조향 어시스트 제어 수행이 어려워지게 된다.
이에 따라, AFS 시스템이 적용된 조향 시스템에서 페일이 발생하여 조향 어시스트가 되지 않는 상태에서는 운전자가 차량의 조향 핸들을 조작하기 위해 보다 많은 조타 에포트(Effort)를 필요로 하게 되어 조향 핸들의 조작이 용이하지 않다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 AFS 시스템이 적용된 조향 시스템에서 페일이 발생하는 경우, 이 조향 시스템의 페일을 통신수단을 통해 AFS 시스템이 감지한 후 AFS 모터 및 가변기어기구의 작동을 제어하여 조향비를 가장 큰쪽으로 변환시킴으로써 조향 시스템에 의한 조향 어시스트가 이루어지지 않는 상태에서도 상대적으로 가장 작은 조타 에포트가 나타나도록 하여 운전자의 조타 조작을 용이하게 할 수 있도록 한 AFS 시스템을 이용한 조향 시스템의 페일세이프 제어방법을 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 AFS 시스템을 이용한 조향 시 스템의 페일세이프 제어방법은, 조향 기어 또는 조향 칼럼에 가변기어기구를 장착하여 차량의 상태정보를 토대로 전륜 조향각 보상 제어를 수행하는 AFS 시스템이 적용되어, 조향 어시스트 제어를 수행하는 조향 시스템에 있어서, 상기 AFS 시스템의 AFS ECU가 각종 차량 상태정보 검출 센서로부터 조향각, 횡가속도, 요 레이트, 차속을 각각 입력받아 적정의 조향비를 설정하는 제1단계와, 상기 조향 시스템의 ECU가 자가진단로직에 따라 페일이 발생하였는지를 판단하여 페일이 발생한 경우 이 페일을 포함한 정보를 통신수단을 통해 상기 AFS ECU로 전달하는 제2단계와, 상기 AFS ECU가 상기 제2단계에서 전달받은 정보로부터 조향 시스템에 페일이 발생하였는지를 판단하는 제3단계와, 상기 제3단계의 판단 결과, 조향 시스템에 페일이 발생하지 않았다면, 상기 제1단계에서 설정된 적정 조향비를 토대로 정상적인 전륜 조향각 보상 제어를 수행하도록 제어하는 제4단계와, 상기 제3단계의 판단 결과, 조향 시스템에 페일이 발생하였다면, AFS 구동회로부로 목표 조향비를 가장 크게 설정하기 위한 해당 제어신호를 출력하여 AFS 모터의 구동 및 가변기어기구의 작동을 제어하는 제5단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 AFS 시스템을 이용한 조향 시스템의 페일세이프 제어방법을 상세히 설명한다.
여기서, 조향 시스템으로서 전동식 파워 조향(EPS) 시스템을 예로 들어 설명하고 있으며, 이 AFS 시스템 및 EPS 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 조향각 센서(1), 토오크 센서(2), 횡가속도 센서(3), 요 레이트 센서(4), 차속 센서(5), EPS ECU(6), AFS ECU(7), EPS 구동 회로부(8), AFS 구동 회로부(9), EPS 모터(10), AFS 모터(11)로 이루어진다.
그리고, 상기와 같이 구성된 AFS 시스템 및 EPS 시스템에서 AFS ECU(7)는 EPS ECU(6)와 캔(CAN)과 같은 통신수단을 통해 연결되어 정보를 전달받는다.
먼저, EPS 시스템의 경우에는, EPS ECU(6)에서 조향각 센서(1), 토오크 센서(2), 차속 센서(5)로부터 검출 및 출력되는 각종 차량의 상태정보를 이용하여 조향 어시스트 제어를 위한 목표전류를 연산하고, 이후 EPS 구동 회로부(8)를 통해 상기 연산된 목표전류에 따른 구동 제어신호를 EPS 모터(10)로 출력하여 EPS 모터(10)의 구동을 제어함으로써 조향 어시스트 제어를 수행한다.
그리고, EPS 시스템에 적용된 AFS 시스템의 경우에는, AFS ECU(7)에서 상기 조향각 센서(1), 횡가속도 센서(3), 요 레이트 센서(4), 차속 센서(5)로부터 검출 및 출력되는 각종 차량의 상태정보를 이용하여 주행상태에서의 적정 조타 에포트에 부합되는 목표전류를 연산하고, 이후 AFS 구동 회로부(9)를 통해 상기 연산된 목표전류에 따른 구동 제어신호를 AFS 모터(11)로 출력하여 AFS 모터(11)의 구동을 제어함으로써 전륜 조향각 보상 제어를 수행한다.
상기와 같이, 조향 시스템 즉, EPS 시스템에 페일이 발생하지 않은 상태에서는 EPS 시스템과 이 EPS 시스템에 적용된 AFS 시스템이 정상적으로 해당 동작을 수행하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 AFS 시스템을 이용한 조향 시스템의 페일세이프 제어방법, 즉 EPS 시스템에서 페일이 발생하여 이 페일에 대한 AFS 시스템의 대응동작을 도 3을 참고하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, AFS 시스템의 AFS ECU는 조향각 센서(1)에서 검출된 조향각, 횡가속도 센서(3)에서 검출된 횡가속도, 요 레이트 센서(4)에서 검출된 요 레이트, 차속 센서(5)에서 검출된 차속을 각각 입력받아 적정의 조향비, 즉 목표 조향비를 설정한다(S1).
즉, 상기와 같이 적정의 조향비가 설정되면, 이 설정된 적정 조향비를 추종 제어하도록 AFS 구동 회로부(9)로 해당 제어신호를 출력하여 AFS 모터(11)의 구동 및 가변기어기구의 작동을 제어하게 되는 것이다.
그리고, EPS 시스템의 EPS ECU(6)는 자가진단로직에 따라 EPS 시스템에 페일이 발생하였는지를 판단하고, 만약 페일이 발생하였다면 이 페일을 알리는 정보를 캔과 같은 통신수단을 통해 AFS ECU(7)로 전달한다(S2).
이후, AFS ECU(7)는 상기 단계(S2)에서 전달받은 정보로부터 EPS 시스템에 페일이 발생하였는지를 판단한다(S3).
상기 단계(S3)의 판단 결과, EPS 시스템에 페일이 발생하지 않았다면, AFS 시스템의 AFS ECU(7)는 상기 단계(S1)에서 설정된 적정 조향비를 토대로 정상적인 전륜 조향각 보상 제어를 수행하도록 제어한다(S4).
반면에, 상기 단계(S3)의 판단 결과, EPS 시스템에 페일이 발생하였다면, AFS 시스템의 AFS ECU(7)는 상기 AFS 구동회로부(9)로 목표 조향비를 가장 크게 설정하기 위한 해당 제어신호를 출력하여 AFS 모터(11)의 구동 및 가변기어기구의 작동을 제어한다(S5).
즉, AFS 모터(11)의 구동에 따라 가변기어기구의 작동을 제어하여 조향비를 가장 크게 설정하도록 조절하는 것이다.
그러므로, EPS 시스템, 즉 전동식 파워 조향 시스템 및 전자제어 파워 조향 시스템을 포함한 조향 시스템에 페일이 발생하여 조향 어시스트가 되지 않는 상태에서 상대적으로 가장 작은 조타 에포트가 나타나게 된다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 AFS 시스템이 적용된 조향 시스템에서 페일이 발생하는 경우, 이 조향 시스템의 페일을 통신수단을 통해 AFS 시스템이 감지한 후 AFS 모터 및 가변기어기구의 작동을 제어하여 조향비를 가장 큰쪽으로 변환시킴으로써 조향 시스템에 의한 조향 어시스트가 이루어지지 않는 상태에서도 상대적으로 가장 작은 조타 에포트가 나타나도록 하여 운전자의 조타 조작을 용이하게 할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 조향 기어 또는 조향 칼럼에 가변기어기구를 장착하여 차량의 상태정보를 토대로 전륜 조향각 보상 제어를 수행하는 능동 전륜 조향 시스템이 적용되어, 조향 어시스트 제어를 수행하는 조향 시스템에 있어서,
    상기 능동 전륜 조향 시스템의 AFS ECU가 각종 차량상태 정보 검출 센서로부터 조향각, 횡가속도, 요 레이트, 차속을 각각 입력받아 적정의 조향비를 설정하는 제1단계와,
    상기 조향 시스템의 ECU가 자가진단로직에 따라 페일이 발생하였는지를 판단하여 페일이 발생한 경우 이 페일을 포함한 정보를 통신수단을 통해 상기 AFS ECU로 전달하는 제2단계와,
    상기 AFS ECU가 상기 제2단계에서 전달받은 정보로부터 조향 시스템에 페일이 발생하였는지를 판단하는 제3단계와,
    상기 제3단계의 판단 결과, 조향 시스템에 페일이 발생하지 않았다면, 상기 제1단계에서 설정된 적정 조향비를 토대로 정상적인 전륜 조향각 보상 제어를 수행하도록 제어하는 제4단계와,
    상기 제3단계의 판단 결과, 조향 시스템에 페일이 발생하였다면, AFS 구동회로부로 목표 조향비를 가장 크게 설정하기 위한 해당 제어신호를 출력하여 AFS 모터의 구동 및 가변기어기구의 작동을 제어하는 제5단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 능동 전륜 조향 시스템을 이용한 조향 시스템의 페일세이프 제어방법.
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