KR101417420B1 - 차량용 휠 얼라인먼트 이상 판단방법 및 장치 - Google Patents

차량용 휠 얼라인먼트 이상 판단방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 차량의 일정시간 이상 주행시, 스티어링휠의 센터 위치에 상응하는 센터조향값을 기준으로 좌우측 조향값을 조향 각도별로 추출하여 누적 저장하는 조향값 저장단계; 누적 저장된 조향값으로부터 평균조향값을 연산하는 평균조향값 연산단계; 및 상기 평균조향값과 센터조향값을 비교 판단하여, 상기 평균조향값과 센터조향값의 차이가 설정된 오프셋값보다 큰 경우, 휠 얼라인먼트의 이상상황으로 판단하는 이상상황 판단단계;를 포함하여 구성되는 차량용 휠 얼라인먼트 이상 판단방법 및 장치가 소개된다.

Description

차량용 휠 얼라인먼트 이상 판단방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR JUDGING IRREGULARITY OF WHEEL ALIGNMENT}
본 발명은 차량용 휠 얼라인먼트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 주행 중 수집되는 스티어링휠의 조향값을 추출 및 연산하여 휠 얼라인먼트의 이상상황을 판단 및 경고하도록 한 차량용 휠 얼라인먼트 이상 판단방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 전방 차륜에는 캠버각과 킹핀 경사각, 토우각 및, 캐스터각과 같은 휠 얼라인먼트(wheel alignment)의 정렬 요소가 존재한다. 이러한, 휠 얼라인먼트는 차량의 특성에 따라 적절하게 조정되어야 주행 및 제동의 안정성을 적절하게 보장할 수 있다.
한편, 타이어의 편마모 또는 차량의 결함에 의한 휠 얼라인먼트의 이상은 고속 주행시 타이어의 이탈로 인한 대형 사고를 유발할 수 있다는 점에서 매우 중요하다 할 것이다.
즉, 휠 얼라인먼트는 핸들조작의 편리성과 주행상의 안정성 및 타이어의 수명과 관련하여 매우 중요한 점검사항이라 할 수 있는 것으로, 휠 얼라인먼트에 이상이 발생할 경우 주행 안정성이 저하되는 것은 물론, 타이어의 편마모 등의 이유로 휠이 정확한 주행 각도를 유지하지 못하게 되며, 또한 연비 저하 등의 문제가 발생될 수 있다.
한편, 종래에 한국 등록특허공보 등록번호 제10-0878096호의 "휠 얼라인먼트 경고 시스템"이 소개된바 있다.
그러나, 상기한 종래기술 역시 상기한 문제점을 근본적으로 해소하기 어려운 단점이 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-0878096 B
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 차량의 주행 중 수집되는 스티어링휠의 조향값을 추출 및 연산하여 휠 얼라인먼트의 이상상황을 판단 및 경고하도록 한 차량용 휠 얼라인먼트 이상 판단방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 차량의 일정시간 이상 주행시, 스티어링휠의 센터 위치에 상응하는 센터조향값을 기준으로 좌우측 조향값을 조향 각도별로 추출하여 누적 저장하는 조향값 저장단계; 누적 저장된 조향값으로부터 평균조향값을 연산하는 평균조향값 연산단계; 및 상기 평균조향값과 센터조향값을 비교 판단하여, 상기 평균조향값과 센터조향값의 차이가 설정된 오프셋값보다 큰 경우, 휠 얼라인먼트의 이상상황으로 판단하는 이상상황 판단단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 조향값 저장단계는, 상기 차량의 속도 또는 스티어링휠의 좌우측 조향 정도에 따라 조향값 저장유무를 판단하는 저장 판단단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 저장 판단단계는, 상기 차량의 속도가 일정속도 이상인 경우에, 좌우측 조향값을 추출 및 저장할 수 있다.
상기 저장 판단단계는, 상기 센터조향값을 기준으로 한 좌우측 조향값이 일정수치 이상으로 일정시간 이상 지속적으로 추출시, 좌우측 조향값을 저장하지 않을 수 있다.
상기 조향값 저장단계는, 차량의 주행시간을 측정하여, 차량의 주행시간이 일정시간 이상인 경우에 누적 저장된 조향값으로부터 평균조향값을 연산하고; 차량의 주행시간이 일정시간 미만인 경우에는 시동을 오프할 때 누적 저장된 좌우측 조향값을 저장한 후, 차량의 다음번 시동 및 주행시에 누적 저장된 상기 좌우측 조향값을 불러낼 수 있다.
상기 이상상황 판단단계에서 휠 얼라인먼트의 이상상황을 판단한 경우, 운전자에게 이상상황을 경보하는 경보단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 경보단계는 운전자에게 소리로 경보하거나, 클러스터에 경고창을 점등하여 경보할 수 있다.
상기 이상상황 판단단계에서, 휠 얼라인먼트의 이상상황이 아닌 것으로 판단한 경우, 저장 및 연산된 조향 데이터값들을 초기화할 수 있다.
한편, 본 발명은 차량의 일정시간 이상 주행시, 스티어링휠의 센터 위치에 상응하는 센터조향값을 저장하며, 상기 센터조향값을 기준으로 좌우측 조향값을 조향 각도별로 추출하여 누적 저장하는 조향값저장부; 누적 저장된 조향값으로부터 평균조향값을 연산하는 조향값연산부; 및 상기 평균조향값과 센터조향값을 비교 판단하여, 상기 평균조향값과 센터조향값의 차이가 설정된 오프셋값보다 큰 경우, 휠 얼라인먼트의 이상상황으로 판단하는 이상판단부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수있다.
본 발명은, 차량의 일정시간 이상 주행시, 스티어링휠의 센터 위치에 상응하는 센터조향값을 저장하며, 상기 센터조향값을 기준으로 좌우측 조향값을 조향 각도별로 추출하여 누적 저장하고, 누적 저장된 조향값으로부터 평균조향값을 연산하며, 상기 평균조향값과 센터조향값을 비교 판단하여, 상기 평균조향값과 센터조향값의 차이가 설정된 오프셋값보다 큰 경우, 휠 얼라인먼트의 이상상황으로 판단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 차량의 주행시 입력되는 스티어링휠의 조향값 및 차속 정보 등을 입력받아 얼라인먼트 비정상 상황을 판단하며, 이를 운전자에게 경고해 줌으로써, 휠 얼라인먼트 잘못에 의한 주행불안정, 타이어 편마모, 연비 저하 등의 문제를 해결하는 효과가 있으며, 얼라인먼트 이상으로 인해 발생될 수 있는 사고 이전에 운전자에게 얼라인먼트 이상상황을 경고함으로써, 안전 보조 시스템으로서 차량의 상품성을 향상시키는 효과도 있다.
또한, 추가적인 센서 및 하드웨어를 추가하지 않고, CAN이 적용된 차량의 제어기 및 제어 시스템을 통해 휠 얼라인먼트 이상상황에 대한 판단로직을 구현하는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 휠 얼라인먼트 이상 판단장치의 구성을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명에 의한 휠 얼라인먼트 이상 판단방법의 동작흐름을 설명하기 위한 도면.
도 3은 차량의 다양한 주행조건에 따라 스티어링휠 조향값 분포를 나타낸 실험 결과.
도 4는 본 발명에 의한 휠 얼라이먼트의 정상시 연산값과 이상상황 발생시 연산값을 나타낸 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 휠 얼라인먼트 이상 판단장치의 구성을 나타낸 블록도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 차량용 휠 얼라인먼트 이상 판단장치는, 크게 조향값저장부(10)와, 조향값연산부(20)와, 이상판단부(30)를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 차량의 일정시간 이상 주행시, 스티어링휠의 센터 위치에 상응하는 센터조향값을 저장하며, 상기 센터조향값을 기준으로 좌우측 조향값을 조향 각도별로 추출하여 누적 저장하는 조향값저장부(10); 누적 저장된 조향값으로부터 평균조향값을 연산하는 조향값연산부(20); 및 상기 평균조향값과 센터조향값을 비교 판단하여, 상기 평균조향값과 센터조향값의 차이가 설정된 오프셋값보다 큰 경우, 휠 얼라인먼트의 이상상황으로 판단하는 이상판단부(30);를 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 상기 조향값저장부(10)는 스티어링휠의 센터 위치에 상응하는 센터조향값, 즉 바람직하게는 0 으로 저장될 수 있으며, 상기 센터조향값에 대해서 스티어링휠이 좌측 또는 우측으로 회전되면서 추출되는 좌측 조향값 또는 우측조향값이 조향 각도별로 각각 (-)값과 (+)값으로 추출되어 저장될 수 있다.
이때, 상기 조향값저장부(10)는 저장판단부(15)와 연결되어, 상기 저장판단부(15)에 의한 판단결과에 따라 상기 좌우측 조향값이 조향값저장부(10)에 저장되거나 혹은 저장되지 않게 된다. 즉, 상기 저장판단부(15)에서는 조향값저장부(10)에 입력되는 차량의 속도 또는 스티어링휠의 조향 정도를 판단하여 좌우측 조향값에 대한 저장 여부를 판단하게 된다. 이때, 상기 스티어링휠의 조향값과 차속값은 CAN통신에 의해 입력받을 수 있으며, 이 외에 가속도값, 각속도값 등의 보조신호값을 입력받아 연계하여 사용할 수 있을 것이다.
아울러, 상기 조향값연산부(20)는 상기 조향값저장부(10)에서 저장된 좌우측 조향값의 평균을 연산하여 평균조향값을 구한다.
상기 이상판단부(30)는, 상기 조향값저장부(10)에 저장된 센터조향값과 조향값연산부(20)에서 연산된 평균조향값을 서로 비교 판단하여, 상기 센터조향값과 평균조향값의 차이값 즉, 오프셋값이 정해진 수치 이상의 값으로 계산되는 경우, 휠 얼라인먼트가 잘못된 것으로 판단하게 된다.
이때, 상기 오프셋값은 미리 설정된 수치로서, 센터값인 0도로부터 가까운 수치로 설정될 수 있을 것이며, 이로 인해 상기 센터조향값과 평균조향값의 차이값이 기설정된 오프셋값보다 크게 측정된 경우 휠 얼라인먼트의 이상상황으로 판단하게 되는 것이다.
한편, 도 1을 참조하면, 본 발명의 휠 얼라인먼트 이상 판단장치는, 차량의 일정시간 이상 주행시, 스티어링휠의 센터 위치에 상응하는 센터조향값을 저장하며, 상기 센터조향값을 기준으로 좌우측 조향값을 조향 각도별로 추출하여 누적 저장하고, 누적 저장된 조향값으로부터 평균조향값을 연산하며, 상기 평균조향값과 센터조향값을 비교 판단하여, 상기 평균조향값과 센터조향값의 차이가 설정된 오프셋값보다 큰 경우, 휠 얼라인먼트의 이상상황으로 판단하는 제어부(40);를 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 휠 얼라인먼트의 이상상황을 판단하는 구성으로, 전술한 바와 같이 조향값저장부(10)와, 조향값연산부(20)와, 이상판단부(30) 및 저장판단부(15)의 세부 구성으로 구성될 수 있으나, 제어부(40)의 구성을 통해 상기한 조향값 저장, 조향값 연산, 휠 얼라인먼트 이상판단, 저장 판단 등의 동작제어를 실시할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명에 의한 휠 얼라인먼트 이상 판단방법의 동작흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 휠 얼라인먼트 이상 판단방법은, 크게 조향값 저장단계와, 평균조향값 연산단계 및 이상상황 판단단계를 포함하여 구성된다.
이에, 상기한 휠 얼라인먼트 이상 판단방법에 대한 동작 흐름을 설명하면, 먼저 차량의 일정시간 이상 주행시, 스티어링휠의 센터 위치에 상응하는 센터조향값을 기준으로 좌우측 조향값을 조향 각도별로 추출하여 조향값저장부(10)에 누적 저장한다.
도 3은 차량의 다양한 주행조건에 따라 스티어링휠 조향값 분포도에 대한 실험 결과를 나타낸 도면으로, 차량이 고속으로 정상적인 주행을 하는 경우 긴 누적시간 동안 스티어링휠의 조향값 분포를 살펴보면, 도로의 상황과 운전자의 숙련도와 상관없이 0도를 기준으로 절대값 2°내에 약 60~90% 이상이 집중적으로 분포됨을 확인할 수 있다. 이같은 실험 결과를 통해 조향값저장부(10)에 좌우측 조향값이 누적 저장된다.
아울러, 상기 조향값저장부(10)에는 상기 스티어링휠의 좌우측 조향값과 차량의 속도가 CAN 통신 등을 통해 차량으로부터 입력되는데, 상기 조향값저장부(10)에 입력되는 차량의 속도 또는 스티어링휠의 좌우측 조향 정도에 따라 저장판단부(15)에서 조향값 저장유무를 판단하게 된다.
구체적으로, 차량의 현재 속도가 일정속도 즉, 예를 들어 50㎞/h 이상의 속도로 주행하는 경우에는 좌우측 조향값을 추출 및 저장하며, 50㎞/h 미만의 속도로 주행하는 경우에는 좌우측 조향값을 저장하지 않게 된다.
즉, 저속 구간에서는 차량의 직진성이 매우 낮고, 회전 및 조향각의 변화가 빈번하고도 장기적으로 발생하기 때문에 저장되는 데이터값에서 제외한다.
이 외에도, 상기 센터조향값을 기준으로 한 좌우측 조향값이 일정수치 이상 즉, 예를 들어 3°이상의 조향값이 일정시간 이상 즉, 예를 들어 5초 이상 지속적으로 추출시, 좌우측 조향값을 저장하지 않게 된다.
즉, 저속 구간은 물론이거니와, 차량이 고속으로 주행하게 되더라도 일반적인 직진 주행 조건이 아닌, 급격한 회전이 지속적으로 일어날 수 밖에 없는 위험 상황 등이 연속하여 발생하는 구간에서는 입력되는 스티어링휠의 조향값과 차속을 분석하여 좌우측 조향값을 저장하지 않게 된다.
아울러, 상기와 같이 조향값 데이터가 저장된 후에는, 상기 차량의 주행시간을 측정하여 차량의 주행시간이 긴 시간 즉, 예를 들어 20분 이상인 경우에는 조향값연산부(20)에서 누적 저장된 조향값으로부터 평균조향값을 연산한다.
반면, 차량의 주행시간이 예를 들어 20분 미만인 경우에는 시동을 오프할 때 누적 저장된 좌우측 조향값을 저장한 상태로 두고, 차량의 다음번 시동 및 주행시에 누적 저장된 상기 좌우측 조향값을 불러내어 다음번 주행시 새롭게 누적 저장되는 좌우측 조향값과 함께 평균조향값 연산에 사용된다.
한편, 상기 조향값연산부(20)에서 평균조향값이 연산되면, 이상판단부(30)에서는 상기 평균조향값과 센터조향값을 비교 판단하여, 상기 평균조향값과 센터조향값의 차이가 설정된 오프셋값보다 큰 경우, 휠 얼라인먼트의 이상상황으로 판단한다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 설정된 오프셋값이 절대값 2°의 조향값으로 설정되어 있는 경우, 상기 센터조향값은 0으로 설정될 수 있는바, 상기 평균조향값이 우측에 도시된 평균연산값과 같이 2°보다 크게 연산되는 경우 휠 얼라인먼트의 이상상황으로 판단하고, 좌측에 도시된 평균연산값과 같이 2°보다 작게 연산된 경우 휠 얼라인먼트가 정상인 것으로 판단한다.
아울러, 상기 휠 얼라인먼트의 이상상황으로 판단한 경우, 운전자에게 이상상황을 경보하게 되는데, 상기한 경보방법으로 운전자에게 스피커 등을 통해 소리로 경보하거나, 혹은 클러스터에 휠 얼라인먼트 이상상황에 대한 경고창을 점등하여 경보할 수 있다.
다만, 휠 얼라인먼트의 이상상황이 아닌 것으로 판단한 경우, 휠 얼라인먼트는 정상인 것으로 판단될 수 있는바, 기저장 및 연산된 조향 데이터값들을 초기화하여 다음번 차량의 주행시 휠 얼라인먼트의 이상 판단을 계속적으로 재실행할 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
10 : 조향값저장부 15 : 저장판단부
20 : 조향값연산부 30 : 이상판단부
40 : 제어부

Claims (10)

  1. 차량의 일정시간 이상 주행시, 스티어링휠의 센터 위치에 상응하는 센터조향값을 기준으로 좌우측 조향값을 조향 각도별로 추출하여 누적 저장하는 조향값 저장단계;
    누적 저장된 조향값으로부터 평균조향값을 연산하는 평균조향값 연산단계; 및
    상기 평균조향값과 센터조향값을 비교 판단하여, 상기 평균조향값과 센터조향값의 차이가 설정된 오프셋값보다 큰 경우, 휠 얼라인먼트의 이상상황으로 판단하는 이상상황 판단단계;를 포함하여 구성되고,
    상기 조향값 저장단계는, 차량의 주행시간을 측정하여, 차량의 주행시간이 일정시간 이상인 경우에 누적 저장된 조향값으로부터 평균조향값을 연산하고; 차량의 주행시간이 일정시간 미만인 경우에는 시동을 오프할 때 누적 저장된 좌우측 조향값을 저장한 후, 차량의 다음번 시동 및 주행시에 누적 저장된 상기 좌우측 조향값을 불러내는 것을 특징으로 하는 차량용 휠 얼라인먼트 이상 판단방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 조향값 저장단계는,
    상기 차량의 속도 또는 스티어링휠의 좌우측 조향 정도에 따라 조향값 저장유무를 판단하는 저장 판단단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 휠 얼라인먼트 이상 판단방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 저장 판단단계는,
    상기 차량의 속도가 일정속도 이상인 경우에, 좌우측 조향값을 추출 및 저장하는 것을 특징으로 하는 차량용 휠 얼라인먼트 이상 판단방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 저장 판단단계는,
    상기 센터조향값을 기준으로 한 좌우측 조향값이 일정수치 이상으로 일정시간 이상 지속적으로 추출시, 좌우측 조향값을 저장하지 않는 것을 특징으로 하는 차량용 휠 얼라인먼트 이상 판단방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 이상상황 판단단계에서 휠 얼라인먼트의 이상상황을 판단한 경우, 운전자에게 이상상황을 경보하는 경보단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 휠 얼라인먼트 이상 판단방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 경보단계는 운전자에게 소리로 경보하거나, 클러스터에 경고창을 점등하여 경보하는 것을 특징으로 하는 차량용 휠 얼라인먼트 이상 판단방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 이상상황 판단단계에서, 휠 얼라인먼트의 이상상황이 아닌 것으로 판단한 경우, 저장 및 연산된 조향 데이터값들을 초기화하는 것을 특징으로 하는 차량용 휠 얼라인먼트 이상 판단방법.
  9. 차량의 일정시간 이상 주행시, 스티어링휠의 센터 위치에 상응하는 센터조향값을 저장하며, 상기 센터조향값을 기준으로 좌우측 조향값을 조향 각도별로 추출하여 누적 저장하는 조향값저장부(10);
    누적 저장된 조향값으로부터 평균조향값을 연산하는 조향값연산부(20); 및
    상기 평균조향값과 센터조향값을 비교 판단하여, 상기 평균조향값과 센터조향값의 차이가 설정된 오프셋값보다 큰 경우, 휠 얼라인먼트의 이상상황으로 판단하는 이상판단부(30);를 포함하여 구성되고,
    상기 조향값저장부(10)에서는, 차량의 주행시간을 측정하여, 차량의 주행시간이 일정시간 이상인 경우에 누적 저장된 조향값으로부터 평균조향값을 연산하고; 차량의 주행시간이 일정시간 미만인 경우에는 시동을 오프할 때 누적 저장된 좌우측 조향값을 저장한 후, 차량의 다음번 시동 및 주행시에 누적 저장된 상기 좌우측 조향값을 불러내는 것을 특징으로 하는 차량용 휠 얼라인먼트 이상 판단장치.
  10. 차량의 일정시간 이상 주행시, 스티어링휠의 센터 위치에 상응하는 센터조향값을 저장하며, 상기 센터조향값을 기준으로 좌우측 조향값을 조향 각도별로 추출하여 누적 저장하고, 누적 저장된 조향값으로부터 평균조향값을 연산하며, 상기 평균조향값과 센터조향값을 비교 판단하여, 상기 평균조향값과 센터조향값의 차이가 설정된 오프셋값보다 큰 경우, 휠 얼라인먼트의 이상상황으로 판단하는 제어부(40);를 포함하여 구성되고,
    상기 제어부(40)에서는, 차량의 주행시간을 측정하여, 차량의 주행시간이 일정시간 이상인 경우에 누적 저장된 조향값으로부터 평균조향값을 연산하고; 차량의 주행시간이 일정시간 미만인 경우에는 시동을 오프할 때 누적 저장된 좌우측 조향값을 저장한 후, 차량의 다음번 시동 및 주행시에 누적 저장된 상기 좌우측 조향값을 불러내는 것을 특징으로 하는 차량용 휠 얼라인먼트 이상 판단장치.
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