KR101240604B1 - 차량 쏠림 방지 시스템 및 방법 - Google Patents

차량 쏠림 방지 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주행 중인 차량의 조향토크값, 조향각, 차속 및 요각속도 중 적어도 하나에 대한 감지값을 생성하는 센서부; 상기 센서부로부터 제공되는 적어도 하나의 감지값을 이용하여 미리 정의된 직진상태 판단 기준에 따라 차량의 직진 상태 여부를 판단하고, 상기 판단결과 직진 상태인 것으로 판단된 경우 미리 정의된 쏠림상태 판단기준에 따라 차량의 쏠림상태 여부를 판단하며, 쏠림 상태로 판단된 경우 차량의 조향 토크를 보상하는 ECU(electronic control unit); 및 상기 ECU의 제어를 받아 조향 동력을 생성하는 모터 구동부를 포함하는, 차량 쏠림 방지시스템에 관한 것이다.

Description

차량 쏠림 방지 시스템 및 방법{System and Method for Preventing Steering Pull for Vehicle}
본 발명은 차량 쏠림 방지 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 각종 횡부하 또는 기타 내외부 요인에 의하여 차량이 좌 또는 우측의 한쪽 방향으로 쏠리는 현상인 차량 쏠림현상(steering pull)이 발생하는 경우 이를 감지하여 조향토크를 보상함으로써 차량의 직진성을 향상시켜 안전운전을 도모할 수 있도록 하는 차량 쏠림 방지시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 동력을 이용한 조향장치로는 오일을 이용한 유압식과 전기모터를 이용한 전자식이 있다.
상기 유압식은 유압펌프라는 유압을 발생시키는 동력장치가 엔진의 힘으로 유체를 펌핑하며 유압을 형성하고 있다가 운전자가 핸들을 돌릴 때 조향하는 방향으로 유압을 보내어 핸들링이 가벼워지게 하는 것이다. 한편, 전동식 동력 조향 장치인 MDPS(Motor Driven Power Steering)는 전기모터를 이용해 조타력을 향상시킨 조향축 보조 전동 조향 장치이다.
MDPS는 기존의 유압식 조향 장치(자동차 방향전환시 엔진힘을 배분하는 장치)와는 달리 주행 조건에 따라 전기 모터가 자동으로 제어기능을 발휘토록 함으로써 조타성능과 조타감을 크게 향상시킬 수 있다. 각각 구동력을 주는 위치(모터 부착위치)에 따라 컬럼 구동식, 피니언 구동식, 랙 구동식으로 구분되며, 그 기본적인 작동원리는 동일하다.
한편, 통상적으로 차량이 직진으로 주행할 때에는 횡풍이나 노면 구배 등의 횡부하나 기타 내외부 요인에 의하여 운전자의 의지와는 상관없이 차량이 좌/우 중 어느 한쪽으로 치우치게 되는 "쏠림 현상(steering pull)"이 발생할 수 있다.
종래에는 이러한 쏠림 현상이 발생하는 경우 운전자가 차량의 직진성을 유지하기 위하여 일정한 힘으로 핸들을 조작하여 부가적인 토크를 인가함으로써, 조향휠이 차량 쏠림의 반대방향이 되도록 조작하여야 하는 단점이 있었으며, 이로 인해 차량 운전자에게는 피로감이 증대됨은 물론 차량의 주행 안전에 방해가 되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 각종 횡부하 또는 기타 내외부 요인에 의하여 차량이 좌 또는 우측의 한쪽 방향으로 쏠리는 현상인 차량 쏠림현상이 발생하는 경우 이를 감지하여 조향토크를 보상함으로써 차량의 직진성을 향상시켜 안전운전을 도모할 수 있도록 하는 차량 쏠림 방지시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 주행 중인 차량의 조향토크값, 조향각, 차속 및 요각속도 중 적어도 하나에 대한 감지값을 생성하는 센서부; 상기 센서부로부터 제공되는 적어도 하나의 감지값을 이용하여 미리 정의된 직진상태 판단 기준에 따라 차량의 직진 상태 여부를 판단하고, 상기 판단결과 직진 상태인 것으로 판단된 경우 미리 정의된 쏠림상태 판단기준에 따라 차량의 쏠림상태 여부를 판단하며, 쏠림 상태로 판단된 경우 차량의 조향 토크를 보상하는 ECU(electronic control unit); 및 상기 ECU의 제어를 받아 조향 동력을 생성하는 모터 구동부를 포함하는, 차량 쏠림 방지시스템이 제공된다.
본 발명에서, 상기 직진상태 판단 기준은 상기 센서부로부터 제공되는 상기 조향각, 차속 및 요각속도에 기초하여 결정되는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 ECU는, 상기 조향각이 미리 설정된 제 1 조향각 이하이고, 상기 차속이 미리 설정된 제 1 차속 이상이며, 상기 요각속도가 미리 설정된 제 1 요각속도 이하인 경우 직진상태인 것으로 판단하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 쏠림상태 판단 기준은 상기 센서부로부터 제공되는 상기 조향 토크값에 기초하여 결정되는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 ECU는, 상기 조향토크값의 미리 설정된 기간 동안의 평균값이 미리 설정된 제 1 토크평균값 이상이고 제 1 기준값 이상인 상기 조향토크값이 미리 설정된 제 1 지속시간 이상 동안 지속되는 경우 쏠림 상태인 것으로 판단하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 차량의 조향 토크 보상시, 상기 ECU는 미리 설정된 기간 동안의 상기 조향 토크값의 평균값 및 표준편차에 기초하여 토크 보상량을 결정하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 ECU는 상기 센서부로부터 제공되는 상기 조향토크값, 조향각 및 차속에 대한 감지값에 기초하여 차량의 직진상태 여부 및 쏠림상태 여부를 판단하는 쏠림 판별로직; 상기 쏠림 판별로직의 판단결과에 기초하여 차량의 조향토크에 대한 토크 보상량을 산출하여 제공하는 토크 보상로직; 및 상기 토크 보상로직으로부터의 토크 보상량에 기초하여 모터 구동부를 제어하는 MDPS(motor driven power steering) 로직을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 센서부로부터 주행 중인 차량의 조향토크값, 조향각, 차속 및 요각속도 중 적어도 하나에 대한 감지값을 수신하는 단계; 상기 센서부로부터 제공되는 적어도 하나의 감지값을 이용하여 미리 정의된 직진상태 판단 기준에 따라 차량의 직진 상태 여부를 판단하는 단계; 상기 판단결과 직진 상태인 것으로 판단된 경우 미리 정의된 쏠림상태 판단기준에 따라 차량의 쏠림상태 여부를 판단하는 단계; 및 쏠림 상태로 판단된 경우 차량의 조향 토크를 보상하는 단계를 포함하는, 차량 쏠림 방지 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 차량 쏠림 방지 시스템 및 방법은 각종 횡부하 또는 기타 내외부 요인에 의하여 차량이 좌 또는 우측의 한쪽 방향으로 쏠리는 현상인 차량 쏠림현상이 발생하는 경우 이를 감지하여 조향토크를 보상함으로써 차량의 직진성을 향상시켜 안전운전을 도모할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 의한 일 실시예에 따른 차량 쏠림 방지 시스템의 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 차량 쏠림 방지 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 권리 보호 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 의한 일 실시예에 따른 차량 쏠림 방지 시스템의 구성을 도시한 개략도이고, 도 2는 본 실시예에 따른 차량 쏠림 방지 방법을 나타낸 흐름도로서, 이를 참조하여 본 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량 쏠림 방지시스템은 주행 중인 차량의 조향토크값, 조향각, 차속 및 요각속도 중 적어도 하나에 대한 감지값을 생성하는 센서부(110); 센서부(110)로부터 제공되는 상기 적어도 하나의 감지값을 이용하여 미리 정의된 직진상태 판단 기준에 따라 차량의 직진 상태 여부를 판단하고, 상기 판단결과 직진 상태인 것으로 판단된 경우 미리 정의된 쏠림상태 판단기준에 따라 차량의 쏠림상태 여부를 판단하며, 쏠림 상태로 판단된 경우 차량의 조향 토크를 보상하는 ECU(electronic control unit, 120); 및 ECU(120)의 제어를 받아 조향 동력을 생성하는 모터 구동부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
ECU(120)는 센서부(110)로부터 제공되는 상기 조향토크값, 조향각, 차속 및 요각속도에 대한 감지값에 기초하여 차량의 직진상태 여부 및 쏠림상태 여부를 판단하는 쏠림 판별로직(122); 쏠림 판별로직(122)의 판단결과에 기초하여 차량의 조향토크에 대한 토크 보상량을 산출하여 제공하는 토크 보상로직(123); 및 토크 보상로직(123)으로부터의 토크 보상량에 기초하여 모터 구동부를 제어하는 MDPS 로직(124)을 포함한다. 또한, 센서부(110)는 조향토크값을 감지하는 조향토크 센서(111), 조향각을 감지하는 조향각센서(112), 차속을 감지하는 차속센서(113), 및 요각속도를 감지하는 요각속도 센서(114)를 포함할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 실시예의 작용을 도 1 및 도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다.
먼저, ECU(120)는 센서부(110)에 포함된 조향토크 센서(111), 조향각센서(112), 차속센서(113) 및 요각속도 센서(114)로부터 조향토크값, 조향각, 차속 및 요각속도를 수신하며, ECU(121)의 신호처리부(121)는 상기 조향토크값, 조향각, 차속 및 요각속도를 신호처리하여 쏠림 판별로직(122)에 제공한다(S201).
이어서, 쏠림 판별로직(122)은 센서부(110)로부터 제공되는 상기 감지값, 특히 상기 조향각, 차속 및 요각속도에 기초하여 현재 차량이 직진 상태에 있는지 여부를 판단한다(S202). 이 때, 만약 직진상태인 것으로 판단되면 단계(S203)으로 진행하지만 그렇지 않으면 상기 단계(S201)로 복귀한다. 여기서, 차량이 현재 직진 상태에 있는지의 여부를 확인하는 이유는, 실제로 운전자가 차량을 직진방향으로 운전하려고 스티어링 휠을 조작하고 있는 경우에 한하여 차량의 쏠림 현상이 문제가 되기 때문이다. 즉, 실제로 운전자가 좌회전 또는 우회전 등을 하기 위해 스티어링 휠을 조작하고 있는 경우에는 차량 쏠림 현상의 발생 여부가 문제되지 않기 때문이다.
쏠림 판별로직(122)은 차량의 직진 상태 여부를 미리 정의된 직진상태 판단 기준에 따라 판단한다. 즉, 쏠림 판별로직(122)은 감지된 조향각이 미리 설정된 특정 조향각(예를 들어, 5˚이하) 이하이고, 감지된 차속이 미리 설정된 일정 차속 이상으로 높으며, 요각속도가 미리 설정된 일정 요각속도(예를 들어, 0.4~0.6 deg/s) 이하인 경우 직진상태인 것으로 판단한다.
다음으로, 상기 판단결과 직진 상태인 것으로 판단된 경우, 쏠림 판별로직(122)은 미리 정의된 쏠림상태 판단기준에 따라 차량의 쏠림상태 여부를 판단한다(S203). 이 때, 만약 쏠림상태인 것으로 판단되면 단계(S204)으로 진행하지만 그렇지 않으면 상기 단계(S201)로 복귀한다. 상기 쏠림상태 판단 기준은 센서부(110)로부터 제공되는 조향 토크값에 기초하여 결정된다. 더욱 구체적으로는, 조향토크값의 미리 설정된 기간 동안의 평균값이 미리 설정된 특정 토크평균값 이상이고, 특정 기준 토크값 이상인 조향토크값이 미리 설정된 제 1 지속시간 이상 동안 지속되는 경우 쏠림 상태인 것으로 판단한다. 즉, 토크 평균값이 어떤 설정 기준 이상이 되고, 어느 특정 수준 이상의 토크값이 특정기간 동안 유지되면, 차량이 어떤 특정 방향으로 쏠리고 있는 것으로 판단할 수 있기 때문에 쏠림 판별로직(122)은 상기 판단기준에 따라 쏠림 여부를 판단하는 것이다. 상기 쏠림 판단기준의 구체적인 수치는 시스템의 설계자에 따라 달리 설정될 수 있으며, 구체적인 수치는 여기서는 생략된다.
다음으로, 단계(S203)에서 쏠림 상태인 것으로 판단되면, 토크 보상로직(123)은 미리 설정된 특정 기간 동안의 상기 조향 토크값의 평균값 및 표준편차에 기초하여 토크 보상량을 산출하여 MDPS 로직(124)에 제공한다(S204). 구체적으로는, 다음 수학식 1의 W에 해당하는 값을 쏠림 현상의 결과로서 감지된 조향 토크값에 곱한 값으로서 토크 보상량을 결정할 수 있다.
Figure 112011015481623-pat00001
여기서 산출되는 W는 대략 0.8 정도에 해당하는 값이 될 수 있다. 이러한 값을 적용하여 토크 보상량을 결정하는 이유는 쏠림 현상에 대하여 100%정도의 과도한 보상을 하게 될 경우에는 오히려 쏠리는 방향의 반대 방향으로 차량이 진행하게 될 수 있고 그 결과 운전자에게는 반대방향으로 쏠림이 발생하는 것으로 혼란을 줄 수 있기 때문이다. 즉, 그것은 운전자에게 스터어링 휠 조작에 따른 무리를 주지 않는 수준에서 토크 보상량을 결정하여 운전자에게 혼란을 주지 않게 하기 위함이다.
또한, 차량의 조향 토크 보상시, 토크 보상로직(123)은 상기 토크 보상량이 소정 기간 단위로 선형적으로 증가 또는 감소하도록 결정할 수 있는데, 이와 같이 하는 것은 토크 보상량이 특정 시간 단위로 선형적으로 서서히 증가 또는 감소하도록 함으로써 조향 토크값이 급격하게 변화하는 것을 방지하여 부드러운 조향 보상이 이루어지도록 하기 위함이다.
마지막으로, MDPS 로직(124)은 토크 보상로직(123)으로부터 제공되는 상기 토크 보상량에 기초하여 보상되는 조향토크에 따라 모터 구동부를 구동제어한다(S205). 이 때, 상기 토크 보상로직(123)에 의해 산출된 토크 보상량이 비교적 작은 경우, 즉 비교적 낮은 토크 보상이 필요한 경우에는, 조향토크센서(111)로부터의 조향토크값에 상기 토크 보상량을 적용하여 그에 따라 MDPS 기본로직(10)에 의해 조향토크 보상을 실시한다. 반대로, 상기 토크 보상로직(123)에 의해 산출된 토크 보상량이 비교적 큰 경우, 즉 비교적 높은 토크 보상이 필요한 경우에는, 상기 토크 보상량을 모터 제어로직(20)에 직접 적용하여 조향토크 보상을 실시한다.
이상 살펴 본 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량 쏠림 방지 시스템 및 방법은 각종 횡부하 또는 기타 내외부 요인에 의하여 차량이 좌 또는 우측의 한쪽 방향으로 쏠리는 현상인 차량 쏠림현상이 발생하는 경우 이를 감지하여 조향토크를 보상함으로써 차량의 직진성을 향상시켜 안전운전을 도모할 수 있도록 한다.
110 : 센서부
111 : 조향토크 센서 112 : 조향각 센서
113 : 차속 센서 114 : 요각속도 센서
120 : ECU
121 : 신호 처리부 122 : 쏠림 판별 로직
123 : 토크 보상로직 124 : MDPS 로직
10 : MDPS 기본로직 20 : 모터 제어로직
130 : 모터 구동부

Claims (20)

  1. 주행 중인 차량의 조향토크값, 조향각, 차속 및 요각속도 중 적어도 하나에 대한 감지값을 생성하는 센서부;
    상기 센서부로부터 제공되는 적어도 하나의 감지값을 이용하여 미리 정의된 직진상태 판단 기준에 따라 차량의 직진 상태 여부를 판단하고, 상기 판단결과 직진 상태인 것으로 판단된 경우 미리 정의된 쏠림상태 판단기준에 따라 차량의 쏠림상태 여부를 판단하며, 쏠림 상태로 판단된 경우 차량의 조향 토크를 보상하는 ECU(electronic control unit); 및
    상기 ECU의 제어를 받아 조향 동력을 생성하는 모터 구동부를 포함하되,
    상기 쏠림상태 판단 기준은 상기 센서부로부터 제공되는 상기 조향 토크값에 기초하여 결정되고,
    상기 ECU는, 상기 조향토크값의 미리 설정된 기간 동안의 평균값이 미리 설정된 제 1 토크평균값 이상이고 제 1 기준값 이상인 상기 조향토크값이 미리 설정된 제 1 지속시간 이상 동안 지속되는 경우 쏠림 상태인 것으로 판단하는, 차량 쏠림 방지시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 직진상태 판단 기준은 상기 센서부로부터 제공되는 상기 조향각, 차속 및 요각속도에 기초하여 결정되는, 차량 쏠림 방지시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 ECU는, 상기 조향각이 미리 설정된 제 1 조향각 이하이고, 상기 차속이 미리 설정된 제 1 차속 이상이며, 상기 요각속도가 미리 설정된 제 1 요각속도 이하인 경우 직진상태인 것으로 판단하는, 차량 쏠림 방지시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    차량의 조향 토크 보상시, 상기 ECU는 미리 설정된 기간 동안의 상기 조향 토크값의 평균값 및 표준편차에 기초하여 토크 보상량을 결정하는, 차량 쏠림 방지시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    차량의 조향 토크 보상시, 상기 ECU는 상기 토크 보상량을 소정 기간 당 선형적으로 증가 또는 감소하도록 결정하는, 차량 쏠림 방지시스템.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 ECU는
    상기 센서부로부터 제공되는 상기 조향토크값, 조향각, 차속 및 요각속도에 대한 감지값에 기초하여 차량의 직진상태 여부 및 쏠림상태 여부를 판단하는 쏠림 판별로직;
    상기 쏠림 판별로직의 판단결과에 기초하여 차량의 조향토크에 대한 토크 보상량을 산출하여 제공하는 토크 보상로직; 및
    상기 토크 보상로직으로부터의 토크 보상량에 기초하여 모터 구동부를 제어하는 MDPS(motor driven power steering) 로직을 포함하는, 차량 쏠림 방지시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    차량의 조향 토크 보상시, 상기 토크 보상로직은 미리 설정된 기간 동안의 상기 조향 토크값의 평균값 및 표준편차에 기초하여 토크 보상량을 결정하는, 차량 쏠림 방지시스템.
  12. 센서부로부터 주행 중인 차량의 조향토크값, 조향각, 차속 및 요각속도 중 적어도 하나에 대한 감지값을 수신하는 단계;
    상기 센서부로부터 제공되는 적어도 하나의 감지값을 이용하여 미리 정의된 직진상태 판단 기준에 따라 차량의 직진 상태 여부를 판단하는 단계;
    상기 판단결과 직진 상태인 것으로 판단된 경우 미리 정의된 쏠림상태 판단기준에 따라 차량의 쏠림상태 여부를 판단하는 단계; 및
    쏠림 상태로 판단된 경우 차량의 조향 토크를 보상하는 단계를 포함하되,
    상기 쏠림상태 판단 기준은 상기 센서부로부터 제공되는 상기 조향 토크값에 기초하여 결정되고,
    상기 조향토크값의 미리 설정된 기간 동안의 평균값이 미리 설정된 제 1 토크평균값 이상이고 제 1 기준값 이상인 상기 조향토크값이 미리 설정된 제 1 지속시간 이상 동안 지속되는 경우 쏠림 상태인 것으로 판단하는, 차량 쏠림 방지 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 직진상태 판단 기준은 상기 센서부로부터 제공되는 상기 조향각, 차속 및 요각속도에 기초하여 결정되는, 차량 쏠림 방지 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 조향각이 미리 설정된 제 1 조향각 이하이고, 상기 차속이 미리 설정된 제 1 차속 이상이며, 상기 요각속도가 미리 설정된 제 1 요각속도 이하인 경우 직진상태인 것으로 판단하는, 차량 쏠림 방지 방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제 12항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    차량의 조향 토크 보상시, 토크 보상량은 미리 설정된 기간 동안의 상기 조향 토크값의 평균값 및 표준편차에 기초하여 결정되는, 차량 쏠림 방지방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    차량의 조향 토크 보상시, 상기 토크 보상량은 소정 기간 당 선형적으로 증가 또는 감소하도록 결정되는, 차량 쏠림 방지방법.
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