KR100887654B1

KR100887654B1 - 조향각 센서의 캘리브레이션 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR100887654B1
Application number: KR1020070115195A
Authority: KR
Inventors: 서광원
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2007-11-13
Publication date: 2009-03-11

Abstract

본 발명은 조향각 센서의 캘리브레이션 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스티어링 휠이 중립에 위치할 때 조향각 센서의 출력이 '0'의 값으로 출력하도록 하는 캘리브레이션(Calibration) 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 조향각 센서의 캘리브레이션 시스템차량은 전륜 좌우 두 바퀴에 설치되어 주행 중인 차량의 전륜 좌우의 상하 가속도를 각각 측정하여 출력하는 2개의 상하 G-센서와, 상기 전륜 좌우의 상하 G-센서값이 서로 동일한지 비교해서 서로 동일한 경우에 조향각이 0인 것으로 판단하여 조향각 센서의 영점 조정을 1차 설정하고, 그때 스티어링 휠의 현재 조향각이 0이라고 조향각 센서에 명령하는 ECS ECU로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

조향각 센서, 캘리브레이션, G-센서, 휠속도 센서

Description

조향각 센서의 캘리브레이션 시스템 및 그 방법 {Calibration System of Steering Angle Sensor and Method thereof}

일반적으로 자동차의 조향각 센서(Steering Angle Sensor)는 스티어링 휠의 중앙에 결합한 스티어링 칼럼에 부착되어 운전자의 스티어링 휠 조작에 따른 조향각을 검출하여 출력하는 장치로서, 상기 조향각은 ABS(Anti-lock Brake System), ESP(Electronics Stability Program), EPS(Electric Power Steering)의 제어용 신호로 사용된다.

상기 조향각 센서가 장착되는 자동차의 인 라인(In-Line) 조립시에는 작업자에 의해 수동으로 조향각 센서의 캘리브레이션이 반드시 수행된다.

상기 조향각 센서는 차량의 조향각 정보를 송신하는바, 이때 스티어링 휠이 중립에 있을 때 0°로 하여 스티어링 휠의 회전된 각을 송신하며 이를 위해 영점 조정이 필요하다.

이러한 영점 조정을 조향각 센서 캘리브레이션(Calibration)이라 한다.

즉, 스티어링 휠이 중립에 위치할 때 조향각 센서의 출력이 '0'의 값으로 출력하도록 하는 것이 조향각 센서 캘리브레이션이다.

종래에는 이러한 조향각 센서의 캘리브레이션이 인 라인에서 작업자의 수동 조작에 의해 행해지는 바, 조향각 센서 장착 차량을 캘리브레이션 라인에 입고한 상태에서 작업자가 스티어링 휠을 중립 위치로 조작한 후, 도 1에 도시된 바와 같이 엔진룸에 구비되는 자기진단(OBD) 커넥터(2)에 캘리브레이션 장비(1)를 연결하고, 상기 캘리브레이션 장비(1)에 구비된 캘리브레이션 버튼을 눌러 영점 조정을 수행하였다.

그러나 이와 같은 종래의 캘리브레이션 방법은 반드시 인 라인 공정에서 작업자의 수작업에 의해 수반되어야 하므로, 작업자의 공수가 증가하고, 이로 인하여 자동차의 조립 시간이 연장되어 생산성이 저하된다.

또한, 고가의 캘리브레이션 장비(1)가 필요하여 원가가 상승하며, 스티어링 휠의 중립 위치 조작이 작업자의 숙련도 및 감각에 의존하는 관계로 정확도가 떨어지고, 모든 차량이 조금씩 스티어링 휠 중립 위치가 다르며 이에 의해 차량 개발 중 조향각 센서의 오차가 발생하여 조향각 센서를 수신하는 시스템에서 문제가 발생한 사례가 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 자동차의 완전 조립 후 주행 테스트 모드에 조향각 센서의 캘리브레이션이 자동으로 수행되도록 함으로써, 캘리브레이션 오차가 발생하지 않고 차량의 조립 시간이 단축되어 결국 생산성을 향상시킬 수 있는 조향각 센서의 캘리브레이션 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 조향각 센서의 캘리브레이션 시스템은, 차량의 전륜 좌우 두 바퀴에 설치되어 주행 중인 차량의 전륜 좌우의 상하 가속도를 각각 측정하여 출력하는 2개의 상하 G-센서와, 상기 전륜 좌우의 상하 G-센서값이 서로 동일한지 비교해서 서로 동일한 경우에 조향각이 0인 것으로 판단하여 조향각 센서의 영점 조정을 1차 설정하고, 그때 스티어링 휠의 현재 조향각이 0이라고 조향각 센서에 명령하는 ECS ECU로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 조향각 센서의 캘리브레이션 방법은, ECS ECU에서 ABS에서 CAN 통신으로 송신하는 네 바퀴의 휠속도를 모니터링하는 단계와, 상기 ECS ECU에서 네 바퀴 휠속도의 평균치로 고속주행 중인지 판단하는 단계와, 상기 ECS ECU에서 고속주행으로 판단한 경우에 전륜 좌우의 상하 G-센서에서 보내온 가속도값이 서로 동일한지 비교하여, 동일한 경우에 차량이 직진 주행상태로서 조향각이 0인 것으로 판단하는 단계와, 상기 ECS ECU에서 네 바퀴의 휠속도가 모두 동일한지 비교하여, 모두 동일한 경우에 조향각이 0인 것으로 재차 판단하는 단계와, 상기 ECS ECU에서 조향각 센서에 CAN 통신을 통해 영점 조정 완료 메시지를 송신하는 단계와, 상기 ECS ECU에서 상기한 제반 단계를 n번 반복 수행하고, n번 반복수행하여 얻은 n개 영점 조정값의 평균치를 최종 영점 조정값으로 학습하는 단계와, 상기 ECS ECU에서 ECS 경고등을 소등하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제 해결 수단에 의하면 캘리브레이션 오차가 발생하지 않고 차량의 조립 시간이 단축되어 생산성을 향상시킬 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 캘리브레이션 시스템의 구성도이고, 도 3은 도 2에 나타낸 각 구성부의 신호 송수신 방식을 나타내는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 다른 캘리브레이션 시스템은 ABS(10), 조향각 센서(20), ECS ECU(32), 상하 G-센서(34)를 포함하여 구성된다.

본 발명의 캘리브레이션 알고리즘은 ECS(Electronic Control Suspension)에서 수행한다.

조향각 센서(20)는 스티어링 휠의 중앙에 결합한 스티어링 칼럼에 부착되어 운전자의 스티어링 휠 조작에 따른 조향각을 검출한다.

상기 조향각은 차량이 직진 주행시에 값이 0이다.

ECS(Electronic Control Suspension)는 운전자의 스위치선택, 주행조건 및 노면상태에 따라 차량의 높이와 스프링의 상수 및 완충능력이 ECS ECU(32)에 의해 자동으로 조절되는 장치로서, 특히 본 발명에서는 자동차의 전륜 좌우의 두 바퀴에 설치되는 상하 G-센서(34)가 전륜 좌우의 상하 가속도를 측정하여 하네스 와이어를 통해 ECS ECU(32)에 입력한다.

상기 상하 G-센서(34)의 값은 ECS ECU(32)에서 주행 조향각이 0°일 때를 포착하기 위해 필요한 값으로, 차량이 직진 주행시에 전륜 좌우의 상하 G-센서값이 동일하고(선회시에는 서스펜션 특성상 전륜 좌우의 상하 G-센서값이 상이함) 특히, 일정한 속도로 직진 주행시에 상하 G-센서값은 0이다.

상기 상하 G-센서값의 변동을 확실히 알기 위해 캘리브레이션을 고속주행시에 영점 조정을 수행되어야 하는바, 저속 주행시에는 조향각이 0이 아닐지라도 전륜 좌우의 상하 G-센서값은 동일한 값일 수 있고, 상하 G-센서(34)의 성능에 따라 캘리브레이션 오차가 커질 수 있기 때문에 작은 조향각 변동에도 민감하게 상하 G-센서값이 변할 수 있는 고속주행 상태여야 한다.

그리고 차량이 직진 주행임을 더 확실히 알기 위해 네 바퀴 휠속도를 모니터링해야 한다(차량이 선회시에는 각 바퀴의 휠속도가 서로 다르다).

ABS(Anti-lock Brake System)(10)는 차량의 제동시 노면과의 미끄럼으로 인한 슬립(Slip)현상을 방지하고자, 노면의 조건을 인지하여 회전되고 있는 차륜의 슬립을 방지할 수 있도록 다단계로 감속 즉, 차륜의 회전을 감속한 후 정지시켜 급작스러운 차륜의 정지에 따른 노면과의 슬립을 방지하여 차량의 거동 안정성을 향 상시켜주는 것으로, 특히 본 발명에서는 자동차의 전륜 좌우와 후륜 좌우의 네 바퀴에 설치되는 휠속도 센서(12)가 주행 중인 차량의 횔속도를 측정하여 CAN 통신을 통해 송신하고, ECS ECU(32)에서 이를 수신한다.

ECS ECU(32)에서는 이와 같이 전륜 좌우와 후륜 좌우의 네 바퀴 휠속도와 전륜 좌우의 두 바퀴 상하 가속도를 이용하여 도 4에서와 같은 순서에 따라 영점 조정을 수행한다.

도 4는 본 발명에 따른 캘리브레이션 방법을 나타내는 순서도이다.

차량을 완전히 조립한 후 주행 테스트 모드에서 먼저 ECS ECU(32)는 주행 중인 차량의 속도를 계산하기 위해 ABS(10)에서 CAN 통신으로 송신하는 휠속도를 모니터링한다(S402).

여기서 상기 휠속도는 차량의 네 바퀴에 설치된 휠속도 센서(12)에서 각각 감지한 값이다.

다음 상기 ECS ECU(32)는 네 바퀴 휠속도의 평균치를 구하여 고속주행 중인지 판단한다(S404).

본 발명에서는 상기 네 바퀴 휠속도의 평균치가 80kph 이상인 경우에 고속주행으로 판단하나, 전륜 좌우에 설치되는 상하 G-센서(34)의 민감도에 따라 조정될 수 있음은 물론이다.

상기 고속주행 판단 단계(S404)를 수행하는 이유는 상하 G-센서(34)가 민감하게 반응할 수 있는 상태(작은 조향시에도 큰 상하 가속도를 얻을 수 있는 상태)가 차량 속도가 고속주행인 경우이기 때문이다.

다음 상기 ECS ECU(32)는 전륜 좌우의 상하 G-센서(34)에서 보내온 가속도값이 서로 동일한지 비교하여(S406), 동일한 경우에 차량이 직진 주행상태로서 조향각이 0인 것으로 판단하고 조향각 센서(20)의 영점 조정을 1차 설정한다.

다음 상기 ECS ECU(32)는 조향각이 0인 것을 재차 확인하고 상하 G-센서(34)의 오차를 보정하기 위해 네 바퀴의 휠속도가 모두 동일한지 비교하여, 모두 동일한 경우에 조향각이 0인 것으로 재차 판단하고(각 바퀴에 슬립이 없는 경우 조향각이 0일 때 네 바퀴의 휠속도가 모두 동일함) 조향각 센서(20)의 영점 조정을 2차 설정한다.

다음 상기 ECS ECU(32)는 조향각 센서(20)에 CAN 통신을 통해 영점 조정 완료 메시지를 송신하여(S410) 스티어링 휠의 현재 조향각이 0이라고 조향각 센서(20)에 명령한다.

상기한 영점 조정의 오차를 최소화하기 위해 ECS ECU(32)는 상기한 제반 단계를 n번 반복 수행하고(S412), n번 반복수행하여 얻은 n개 영점 조정값을 연산하여 평균치를 얻고 그 평균치를 최종 영점 조정값으로 학습한다(S414).

그리고 상기 ECS ECU(32)는 ECS 경고등을 소등하여 조향각 센서(20)의 캘리브레이션 완료 여부를 주행 평가자가 알 수 있도록 한다(S416).

상기 ECS 경고등은 ECS 장착 차량에는 필히 구비되는 것으로, 조향각 센서(20)의 영점 조정을 수행하지 않은 경우에는 ECS의 정상 작동이 불가능하므로 점등된 상태이다.

도 1은 종래 조향각 센서 캘리브레이션 방법을 나타내는 도면,

도 2는 본 발명에 따른 캘리브레이션 시스템의 구성도,

도 3은 도 2에 나타낸 각 구성부의 신호 송수신 방식을 나타내는 도면,

도 4는 본 발명에 따른 캘리브레이션 방법을 나타내는 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: ABS 12: 휠속도 센서

20: 조향각 센서 32: ECS ECU

34: 상하 G-센서

Claims

차량의 전륜 좌우 두 바퀴에 설치되어 주행 중인 차량의 전륜 좌우의 상하 가속도를 각각 측정하여 출력하는 2개의 상하 G-센서와, 상기 전륜 좌우의 상하 G-센서값이 서로 동일한지 비교해서 서로 동일한 경우에 조향각이 0인 것으로 판단하여 조향각 센서의 영점 조정을 1차 설정하고, 그때 스티어링 휠의 현재 조향각이 0이라고 조향각 센서에 명령하는 ECS ECU로 이루어지는 조향각 센서의 캘리브레이션 시스템에 있어서;

상기 차량의 전륜 좌우와 후륜 좌우의 네 바퀴에 설치되어 주행 중인 차량의 횔속도를 각각 측정하는 4개의 휠속도 센서를 포함하는 ABS가 더 구비되되, 상기 ECS ECU에서 네 바퀴의 휠속도 평균치를 기준값과 비교하여 고속주행 여부를 판단하며, 고속주행으로 판단한 경우에 상기 전륜 좌우의 상하 G-센서값이 서로 동일한지 비교하는 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 캘리브레이션 시스템.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 기준값은 80kph으로서 휠속도 평균치가 80kph 이상인 경우에 고속주행으로 판단하는 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 캘리브레이션 시스템.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 ECS ECU는 조향각 센서의 영점 조정을 1차 설정한 후, 상기 상하 G-센서의 오차를 보정하기 위해 네 바퀴의 휠속도가 모두 동일한지 비교해서 모두 동일한 경우에 조향각이 0인 것으로 판단하여 조향각 센서의 영점 조정을 2차 설정하는 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 캘리브레이션 시스템.
제 4 항에 있어서,

상기 ECS ECU는 영점 조정의 1차, 2차 설정을 n회 반복 수행하여 얻은 n개 영점 조정값의 평균치를 최종 영점 조정값으로 학습하는 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 캘리브레이션 시스템.
제 5 항에 있어서,

상기 ECS ECU는 최종 영점 조정값의 학습이 끝난 후 캘리브레이션의 완료를 알 수 있도록 점등되어 있던 ECS 경고등을 소등하는 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 캘리브레이션 시스템.
ECS ECU가 ABS에서 CAN 통신으로 송신하는 네 바퀴의 휠속도를 모니터링하는 단계와,

상기 ECS ECU에서 네 바퀴 휠속도의 평균치로 고속주행 중인지 판단하는 단계와,

상기 ECS ECU에서 고속주행으로 판단한 경우에 전륜 좌우의 상하 G-센서에서 보내온 가속도값이 서로 동일한지 비교하여, 동일한 경우에 차량이 직진 주행상태로서 조향각이 0인 것으로 판단하는 단계와,

상기 ECS ECU에서 네 바퀴의 휠속도가 모두 동일한지 비교하여, 모두 동일한 경우에 조향각이 0인 것으로 재차 판단하는 단계와,

상기 ECS ECU에서 조향각 센서에 CAN 통신을 통해 영점 조정 완료 메시지를 송신하는 단계와,

상기 ECS ECU에서 상기한 제반 단계를 n번 반복 수행하고, n번 반복수행하여 얻은 n개 영점 조정값의 평균치를 최종 영점 조정값으로 학습하는 단계와,

상기 ECS ECU에서 ECS 경고등을 소등하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 캘리브레이션 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 조향각 센서의 캘리브레이션이 차량 완전 조립 후 주행 테스트 모드에서 자동으로 수행되는 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 캘리브레이션 방법.