KR100795017B1 - 자동차의 쏠림을 보정하는 방법 - Google Patents

자동차의 쏠림을 보정하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 쏠림을 보정하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 주행 중인 자동차에서 자동차의 쏠림을 측정하는 방법에 있어서, (a) 운전자의 조작에 의하여 쏠림 측정 모드가 시작되면 주행거리를 초기화하는 단계; (b) 조향각 센서로부터 전기적 신호를 수신하여 조향 휠의 회전각을 계산하는 단계; (c) 차속 센서로부터 자동차의 속도를 입력받는 단계; (d) 일정 거리마다 조향각 센서로부터 전기적 신호를 입력받아 쏠림 보정 각도를 산출하고, 메모리에 저장하는 단계; 및 (e) 쏠림 측정 모드가 종료되면 평균 쏠림 보정 각도를 산출하고, 메모리에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 쏠림을 측정하는 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 자동차의 토크 센서와 차속 센서를 이용하여 일정 거리에 따른 쏠림 각도를 측정하고, 측정한 일정 거리에 따른 쏠림 각도를 바탕으로 쏠림 보정 각도를 산출하여 메모리에 저장하며, 자동차가 주행을 시작한 후 운전자의 선택에 의하여 메모리에 저장된 쏠림 보정 각도에 상응하는 모터 제어 전류를 생성한 ECU가 전동식 조향장치를 제어하여 자동차의 쏠림을 보정함으로써, 휠얼라이먼트의 변경에 의하여 운전자가 미세하게 핸들을 조작하지 않아도 되는 편리함을 제공하고, 자동차의 쏠림 현상을 방지하여 운전자에게 안전성을 제공하는 효과가 있다.
자동차, ECU, EPS, 휠얼라이먼트, 쏠림, 보정

Description

자동차의 쏠림을 보정하는 방법{Method for Calibration Bias of Automobile}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 자동차의 쏠림을 보정하는 시스템을 간단하게 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 쏠림 측정 모드에서 ECU가 메모리에 저장하는 쏠림 보정 각도를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 자동차의 쏠림을 측정하는 과정을 나타낸 순서도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 자동차의 쏠림을 보정하는 과정을 나타낸 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 쏠림 보정 시스템 110: ECU(Electronic Control Unit)
120: 조향각 센서 130: 차속 센서
140: 쏠림 보정 스위치 150: 메모리
본 발명은 자동차의 쏠림을 측정하고 보정하는 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 자동차의 토크 센서와 차속 센서를 이용하여 일정 거리에 따른 쏠림 각도를 측정하고, 측정한 일정 거리에 따른 쏠림 각도를 바탕으로 쏠림 보정 각도를 산출하여 메모리에 저장하며, 자동차가 주행을 시작한 후 운전자의 선택에 의하여 메모리에 저장된 쏠림 보정 각도에 상응하는 모터 제어 전류를 생성한 ECU가 전동식 조향장치를 제어하여 자동차의 쏠림을 보정하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에는 다수 개의 입력 센서에서 검출되는 전기적 신호를 입력받아 출력측의 각종 액츄에이터(Actuator)를 구동하기 위한 디지털 제어신호를 출력하는 자동차용 전자제어장치(ECU: Electronic Control Unit, 이하 'ECU'라 칭함)가 구비되어 있다.
이러한 ECU를 이용하여 자동차의 속도에 따라 운전자 핸들의 조작력을 보조하여 가볍고 신속한 조향이 조작 가능하도록 하는 장치를 전동식 조향장치(EPS: Electric Power Steering, 이하 'EPS'라 칭함)라 한다. EPS는 자동차의 상태 정보를 검출하는 다수 개의 센서, 검출된 차량의 상태 정보에 따라 운전 핸들의 조작력을 보조하기 위한 모터 제어 신호를 출력하는 ECU 및 모터 제어 신호에 따라 모터의 구동을 제어하고 모터의 구동에 따른 출력으로 랙 바(Rack Bar)를 구동시키는 모터 구동부를 포함하여 구성된다.
한편, 타이어를 위에서 관찰하는 경우 좌우 균형을 말하는 캠버, 자동차의 앞쪽 타이어를 측면에서 나란히 놓고 관찰하는 경우 좌우 균형을 말하는 캐스터 및 자동차의 앞쪽 타이어를 정면에서 관찰하는 경우 타이어의 앞이 뒤보다 넓고 좁음 의 정도를 말하는 토우를 통합하여 휠얼라이먼트라고 한다.
다양한 요인에 의하여 자동차의 휠얼라이먼트가 변하는 경우 자동차가 어느 한쪽으로 쏠리는 현상이 생기는데, 이런 쏠림 현상은 타이어가 편마모되는 현상의 원인이 되고, 심하면 자동차가 고속으로 주행하는 경우 조향 장치의 흔들림을 유발하기도 하며, 마찰력의 부족으로 인하여 자동차의 제동거리가 길어지는 문제점이 발생한다.
특히, 쏠림 현상이 있는 경우 직선 주행시 운전자가 핸들을 잠시 놓는 경우 차선을 넘어가도록 주행함으로써 대형 사고의 원인이 되기도 하며, 이를 방지하기 위하여 직진 도로에서도 사용자가 항상 핸들을 미세하게 조작하여야 하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 자동차의 토크 센서와 차속 센서를 이용하여 일정 거리에 따른 쏠림 각도를 측정하고, 측정한 일정 거리에 따른 쏠림 각도를 바탕으로 쏠림 보정 각도를 산출하여 메모리에 저장하며, 자동차가 주행을 시작한 후 운전자의 선택에 의하여 메모리에 저장된 쏠림 보정 각도에 상응하는 모터 제어 전류를 생성한 ECU가 전동식 조향장치를 제어하여 자동차의 쏠림을 보정하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 목적에 의하면, 주행 중인 자동차에서 자동차의 쏠림을 측정하는 방법에 있어서, (a) 운전자의 조작에 의하여 쏠림 측정 모드가 시작되면 주행 거리를 초기화하는 단계; (b) 조향각 센서로부터 전기적 신호를 수신하여 조향 휠의 회전각을 계산하는 단계; (c) 차속 센서로부터 자동차의 속도를 입력받는 단계; (d) 일정 거리마다 조향각 센서로부터 전기적 신호를 입력받아 쏠림 보정 각도를 산출하고, 메모리에 저장하는 단계; 및 (e) 쏠림 측정 모드가 종료되면 평균 쏠림 보정 각도를 산출하고, 메모리에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 쏠림을 측정하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 제 2 목적에 의하면, 주행 중인 자동차에서 자동차의 쏠림을 보정하는 방법에 있어서, (a) 운전자의 조작에 의하여 쏠림 측정 모드가 시작되면 주행거리를 초기화하는 단계; (b) 조향각 센서로부터 전기적 신호를 수신하여 조향 휠의 회전각을 계산하는 단계; (c) 차속 센서로부터 자동차의 속도를 입력받는 단계; (d) 일정 거리마다 조향각 센서로부터 전기적 신호를 입력받아 쏠림 보정 각도를 산출하고, 메모리에 저장하는 단계; (e) 쏠림 측정 모드가 종료되면 평균 쏠림 보정 각도를 산출하고, 메모리에 저장하는 단계; (f) 메모리에 저장된 평균 쏠림 보정 각도를 로딩(Loading)하는 단계; (g) 주행거리를 초기화하는 단계; 및 (h) 일정 거리마다 평균 쏠림 보정 각도에 대응하는 모터 제어 전류를 생성하여 모터에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 쏠림을 보정하는 방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도 록 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 바람직한 실시예에 따라 자동차의 쏠림을 보정하는 시스템을 간단하게 나타낸 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라 자동차의 쏠림을 보정하는 쏠림 보정 시스템(100)은 전자제어장치(ECU: Electronic Control Unit, 이하 'ECU'라 함)(110), 조향각 센서(120), 차속 센서(130), 쏠림 보정 스위치(140) 및 메모리(150)를 포함하여 구성한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ECU(110)는 운전자의 조작에 의하여 자동차의 쏠림을 측정하는 경우 주행거리를 0으로 초기화하고, 자동차의 쏠림을 측정하기 시작한 시점에서의 조향 휠의 회전각을 계산하며, 차속 센서(130)로부터 자동차의 속도를 수신하고, 조향각 센서(120)로부터 조향 휠의 회전각의 크기에 비례하는 전기적 신호를 수신하여 일정 거리마다 쏠림 보정 각도를 산출하며, 산출한 쏠림 보정 각도를 메모리(150)에 갱신하여 저장한다.
본 발명에서 쏠림 보정 각도는 일정 거리마다 조향각 센서(120)로부터 전기적 신호를 수신하여 계산한 조향 휠의 회전각에서 쏠림을 측정하기 시작한 시점에서 계산한 조향 휠의 회전각을 뺀 각도이다. 자동차의 쏠림을 측정하기 시작하는 시점에서 조향 휠의 회전각이 0°가 아닌 경우라면 일정 거리마다 조향각 센서(120)로부터 전기적 신호를 수신하여 계산한 조향 휠의 회전각에는 쏠림을 측정 하기 시작한 시점에서의 조향 휠의 회전각이 더해져 있기 때문이다.
또한, ECU(110)는 운전자의 선택에 의하여 자동차의 쏠림을 보정하기 위한 쏠림 보정 모드가 시작되면 메모리(150)로부터 평균 쏠림 보정 각도를 로딩(Loading)하고, 주행거리를 0으로 초기화하며, 일정 거리마다 평균 쏠림 보정 각도에 해당하는 모터 제어 전류를 생성하여 모터에 전송하고, 모터가 구동하여 자동차의 쏠림을 보정한다. 평균 쏠림 보정 각도에 대해서는 도 2를 참고하여 아래에서 설명하기로 한다.
예를 들어, 자동차가 72 km/h로 주행하는 중에 운전자가 쏠림 보정 스위치(140)를 일정 시간 동안 눌러 쏠림 측정 모드가 시작되면 ECU(110)는 주행거리를 0으로 초기화하고, 조향각 센서(120)로부터 전기적 신호를 수신하여 쏠림 측정 모드가 시작되는 시점에서의 조향 휠의 회전각을 계산한다. 차속 센서(130)로부터 자동차의 속도인 72 km/h를 수신하여 시간에 따른 자동차의 주행거리를 계산하고, 일정 거리마다 조향각 센서(120)로부터 전기적 신호를 수신하여 쏠림 보정 각도를 산출하는 데, 100m당 쏠림 보정 각도를 산출하는 경우 자동차의 속도가 72 km/h이므로 ECU(110)는 매 5초마다 조향각 센서(120)로부터 수신하는 전기적 신호를 바탕으로 자동차의 쏠림 보정 각도를 산출하여 메모리(150)에 갱신하여 저장한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조향각 센서(120)는 자동차의 조향 휠의 회전각을 측정하는 장치로서, 조향 장치에 사용되는 조향각 센서는 크게 두 가지로 분류되는데, 하나는 접촉식으로서 스트레인 게이지(Strain Gauge) 및 포텐쇼미터(Potentiometer)를 이용하여 회전각의 크기를 직접적으로 측정하는 조향각 센서 이고, 다른 하나는 비접촉식으로서 자기 또는 광학적인 방법으로 회전각의 크기를 측정하는 조향각 센서이다. 조향각 센서(120)는 측정한 조향 휠의 회전각의 크기에 비례하는 전기적 신호를 ECU(110)로 전송한다.
차속 센서(130)는 변속기 출력축에 장착되어 자동차의 속도를 측정하는 센서로서, 통상적으로 홀센서 방식을 사용한다. 일반적으로 차속 센서(130)는 자동차의 속도를 감지하여 전기적 신호를 ECU(110)에 입력하며, 자동차의 주행 상태를 판단하여 연료의 점화 시기 및 분사량을 보정하는 데 쓰이며, 공회전 속도 보정을 비롯하여 냉각팬 제어의 신호로 사용한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 쏠림 보정 스위치(140)는 자동차의 내부에 장착되어 있고, 운전자가 주행 중에 조작이 간편한 위치인 자동차 내부의 운전석 전면부에 장착하는 것이 바람직하다.
운전자가 일정 시간 이상 동안 쏠림 보정 스위치(140)를 누르면 자동차의 쏠림을 측정하는 쏠림 측정 모드로 전환되고, 다시 일정 시간 이상 동안 쏠림 보정 스위치(140)를 누르면 쏠림 측정 모드를 종료하며, 운전자가 쏠림 보정 스위치(140)를 일정 시간 이하로 누르면 자동차의 쏠림을 보정하는 쏠림 보정 모드로 전환되고, 다시 일정 시간 이하로 누르면 쏠림 보정 모드는 종료된다.
예를 들어, 쏠림 보정 스위치(140)를 3초 이상 누르는 경우에는 쏠림 측정 모드로 전환하고, 쏠림 측정 모드에서 다시 3초 이상 누르는 경우 쏠림 측정 모드를 종료하며, 3초 이하로 누르는 경우에는 쏠림 보정 모드로 전환하고, 쏠림 보정 모드에서 다시 3초 이하로 누르는 경우 쏠림 보정 모드를 종료하는 것이다.
본 발명에서 쏠림 보정 스위치(140)를 조작하는 방법은 발명의 이해를 돕기 위하여 나타낸 예시에 불과하며, 쏠림 측정 모드와 쏠림 보정 모드를 실행 또는 종료하는 조작 방법은 본 발명을 실시하는 당업자의 선택에 의하여 다양하게 구성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메모리(150)는 쏠림 보정 시스템(100)이 쏠림 측정 모드인 경우 ECU(110)에서 생성하는 쏠림 보정 각도와 쏠림 측정 모드가 종료되면 ECU(110)에서 생성하는 평균 쏠림 측정 각도를 저장하는 장치이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 쏠림 측정 모드에서 ECU가 메모리에 저장하는 쏠림 보정 각도를 나타낸 도면이다.
운전자의 선택에 의하여 쏠림 측정 모드가 시작되면 ECU(110)는 일정 거리마다 쏠림 보정 각도를 산출하여 메모리(150)에 저장하는 데, 도 2에서는 자동차의 휠얼라이먼트의 변경으로 인한 조향 휠의 회전각의 크기가 우측으로 1°이고, 쏠림 측정 모드가 시작되는 시점에서의 조향 휠의 회전각이 0.5°이며, ECU(110)에서 100 m마다 쏠림 보정 각도를 산출하여 메모리(150)에 갱신하는 것으로 가정한다.
산술적인 계산에 의하면 100 m마다 측정하는 쏠림 보정 각도는 동일하여야 하지만 도 2와 같이 100 m마다 측정하는 쏠림 보정 각도가 다른 이유는 외부 요건(예를 들어, 노면의 상태 등)에 의하여 조향 휠의 회전 각이 조금씩 달라질 수 있기 때문에 쏠림 측정 모드에서 ECU(110)는 일정 거리마다 쏠림 보정 각도를 산출하고, 운전자의 조작에 의하여 쏠림 측정 모드가 종료되면 일정 거리마다 메모리(150)에 갱신하여 저장한 쏠림 보정 각도의 평균값을 계산하여 평균 쏠림 보정 각도를 산출한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 자동차의 쏠림을 측정하는 과정을 나타낸 순서도이다.
운전자가 주행 중에 자동차의 쏠림을 측정하기 위하여 쏠림 보정 스위치(140)를 조작하여 쏠림 측정 모드를 실행하면 ECU(110)가 주행거리를 0으로 초기화한다(S300).
주행거리의 초기화가 완료되면 ECU(110)는 조향각 센서(120)로부터 쏠림 측정 모드가 시작되는 시점에서의 조향 휠의 회전각을 입력받는다(S302).
ECU(110)가 차속 센서(130)로부터 자동차의 속도를 수신하여 주행거리를 누적 산출한다(S304).
ECU(110)가 일정 거리마다 조향각 센서(120)로부터 입력되는 조향 휠의 회전각의 크기에 비례하는 전기적 신호를 바탕으로 쏠림 보정 각도를 산출한다(S306).
ECU(110)가 산출한 쏠림 보정 각도를 메모리(150)에 저장한다(S308).
운전자가 쏠림 보정 스위치(140)를 조작하여 쏠림 측정 모드가 종료되기 전까지 ECU(110)는 산출한 일정 거리당 쏠림 보정 각도를 메모리(150)에 누적하여 저장한다.
운전자가 쏠림 보정 스위치(140)를 조작하여 쏠림 측정 모드가 종료되면 저장한 쏠림 보정 각도의 평균값을 계산하여 평균 쏠림 보정 각도를 산출하여 메모리(150)에 저장한다(S310).
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 자동차의 쏠림을 보정하는 과정을 나타낸 순서도이다.
운전자가 주행 중에 자동차의 쏠림을 보정하기 위하여 쏠림 보정 스위치(140)를 조작하여 쏠림 보정 모드를 실행하면 ECU(110)가 메모리(150)로부터 평균 쏠림 보정 각도를 로딩(Loading)한다(S400).
평균 쏠림 보정 각도를 로딩한 ECU(110)가 주행거리를 0으로 초기화한다(S402).
주행거리의 초기화가 완료되면 ECU(110)가 일정 거리마다 평균 쏠림 보정 각도에 해당하는 모터 제어 전류를 생성하여 모터에 전송한다(S404).
ECU(110)는 운전자의 조작에 의하여 쏠림 보정 모드가 종료되었는지 여부를 확인하고, 쏠림 보정 모드가 종료되기 전까지 단계 S304를 반복적으로 수행한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 자동차의 토크 센서와 차속 센서를 이용하여 일정 거리에 따른 쏠림 각도를 측정하고, 측정한 일정 거리에 따른 쏠림 각도를 바탕으로 쏠림 보정 각도를 산출하여 메모리에 저장하며, 자동차가 주행을 시작한 후 운전자의 선택에 의하여 메모리에 저장된 쏠림 보정 각도에 상응하는 모터 제어 전류를 생성한 ECU가 전동식 조향장치를 제어하여 자동차의 쏠림을 보정함으로써, 휠얼라이먼트의 변경에 의하여 운전자가 미세하게 핸들을 조작하지 않아도 되는 편리함을 제공하고, 자동차의 쏠림 현상을 방지하여 운전자에게 안전성을 제공하는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 주행 중인 자동차에서 자동차의 쏠림을 보정하는 방법에 있어서,
    (a) 운전자의 조작에 의하여 쏠림 측정 모드가 시작되면 주행거리를 초기화하는 단계;
    (b) 조향각 센서로부터 전기적 신호를 수신하여 조향 휠의 회전각을 계산하는 단계;
    (c) 차속 센서로부터 상기 자동차의 속도를 입력받는 단계;
    (d) 일정 거리마다 상기 조향각 센서로부터 전기적 신호를 입력받아 쏠림 보정 각도를 산출하고, 메모리에 저장하는 단계;
    (e) 상기 쏠림 측정 모드가 종료되면 평균 쏠림 보정 각도를 산출하고, 상기 메모리에 저장하는 단계;
    (f) 상기 메모리에 저장된 상기 평균 쏠림 보정 각도를 로딩(Loading)하는 단계;
    (g) 상기 주행거리를 초기화하는 단계; 및
    (h) 상기 일정 거리마다 상기 평균 쏠림 보정 각도에 대응하는 모터 제어 전류를 생성하여 전동식 조향장치(EPS)의 모터 구동부에 전송하여 해당 모터의 구동을 제어하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 쏠림을 보정하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 단계 (c)는,
    상기 자동차의 속도를 바탕으로 산출한 주행거리를 누적하여 갱신하는 것을 특징으로 하는 자동차의 쏠림을 보정하는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 쏠림 보정 각도는,
    상기 단계 (d)에서 계산된 상기 조향 휠의 회전각에서 상기 단계 (b)에서 계산된 상기 조향 휠의 회전각을 뺀 각도인 것을 특징으로 하는 자동차의 쏠림을 보정하는 방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 단계 (d)는,
    운전자의 조작에 의하여 상기 쏠림 측정 모드가 종료되었는지를 확인하고, 상기 쏠림 측정 모드가 종료되기 전까지 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 자동차의 쏠림을 보정하는 방법.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 평균 쏠림 보정 각도는,
    상기 메모리에 저장된 일정 거리마다의 쏠림 보정 각도의 평균값을 계산하여 산출하는 것을 특징으로 하는 자동차의 쏠림을 보정하는 방법.
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