KR101756013B1

KR101756013B1 - 차량용 스티어링휠의 햅틱기능 제어방법

Info

Publication number: KR101756013B1
Application number: KR1020160048116A
Authority: KR
Inventors: 김민철
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-04-20
Filing date: 2016-04-20
Publication date: 2017-07-19

Abstract

본 발명은 햅틱기능의 작동성능을 균일하게 유지하도록 한 것으로, 차속 및 조향각에 대한 전류값을 햅틱모터에 인가하여 스티어링휠을 햅틱 작동시키는 햅틱작동단계; 상기 햅틱작동단계에서 햅틱모터의 각가속도를 연산하는 연산단계; 햅틱모터의 현재 각가속도와, 초기 햅틱기능 작동시의 햅틱모터의 기준 각가속도를 비교하는 비교단계; 및 상기 비교단계에서 현재 각가속도와 기준 각가속도의 차이 발생시, 그 차이를 제거하도록 햅틱모터에 인가하는 전류를 제어하는 전류제어단계;를 포함하는 차량용 스티어링휠의 햅틱기능 제어방법이 소개된다.

Description

차량용 스티어링휠의 햅틱기능 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING HAPTIC FUNCTION WITH STEERING OF VEHICLES}

본 발명은 햅틱기능의 작동성능을 균일하게 유지하도록 한 차량용 스티어링휠의 햅틱기능 제어방법에 관한 것이다.

차량의 주행중에는 도로의 여러 가지 상황 및 조건이나 운전자의 의지와 주행 성향 등에 따라 다양한 상황이 발생할 수 있다.

예컨대, 운전자의 부주의에 의해 차량이 차선을 이탈하여 주행할 수 있고, 다른 차량이 지나치게 가깝게 접근하여 충돌 위험 상황에 놓일 수도 있으며, 운전자의 졸음운전 등으로 인해 위험 상황이 발생할 수도 있다.

이 같은 위험 상황이 발생하는 경우, 이를 운전자에게 경고하도록 스티어링휠에 진동을 발생시키는 햅틱기능이 구현되어 있다.

햅틱기능은 스티어링 휠에 진동을 발생시킴으로써, 운전자에게 위험 상황을 경고하고 위험 상황에 대처할 수 있도록 하기 위한 것으로, 햅틱기능을 수행하기 위해서는 스티어링휠에 진동을 발생시키는 모터를 구비해야 한다.

즉, 햅틱기능을 위해 모터에 정/역회전 토크를 인가하면, 스티어링휠이 정/역회전 되면서 스티어링휠에 진동이 발생하게 되는 것이다.

그런데, 모터로부터 스티어링휠로 이어지는 토크 전달 경로 상에 내구 열화 등의 이유로 조향계 프릭션 특성이 감소하게 되면, 동일한 운전조건(차속 및 조향각)에서 동일한 모터 토크(동일 인가 전류)가 인가되더라도 스티어링휠의 진동량이 달라지게 된다. 따라서, 운전자는 동일 운전조건에서도 햅틱 진동량 변동에 의해 이질감을 느끼게 되는 문제가 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 10-2015-0092886 A

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 햅틱기능의 작동성능을 균일하게 유지하도록 한 차량용 스티어링휠의 햅틱기능 제어방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 차속 및 조향각에 대한 전류값을 햅틱모터에 인가하여 스티어링휠을 햅틱 작동시키는 햅틱작동단계; 상기 햅틱작동단계에서 햅틱모터의 각가속도를 연산하는 연산단계; 햅틱모터의 현재 각가속도와, 초기 햅틱기능 작동시의 햅틱모터의 기준 각가속도를 비교하는 비교단계; 및 상기 비교단계에서 현재 각가속도와 기준 각가속도의 차이 발생시, 그 차이를 제거하도록 햅틱모터에 인가하는 전류를 제어하는 전류제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 전류제어단계에서, 현재 각가속도가 기준 각가속도보다 큰 경우 햅틱모터에 인가하는 전류를 감소시킬 수 있다.

상기 전류인가단계에서, 현재 각가속도가 기준 각가속도보다 작은 경우 햅틱모터에 인가하는 전류를 증가시킬 수 있다.

상기 햅틱모터는 MDPS시스템에서의 조향 모터일 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 조향계 프릭션 변동에 따라 햅틱모터에 인가하는 전류를 보상함으로써, 동일한 햅틱기능 작동조건 내에서 햅틱 진동량을 균일하게 유지하고, 이에 운전자가 느낄 수 있는 햅틱 기능의 이질감을 제거하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 차량용 스티어링휠의 햅틱기능 제어 흐름을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 의한 차량용 스티어링휠의 햅틱기능 구현을 위한 시스템을 전체적으로 도시한 개략 도면.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 차량용 스티어링휠의 햅틱기능 제어방법은 크게, 햅틱작동단계와, 연산단계와, 비교단계 및 전류제어단계를 포함하여 구성할 수 있다.

도 1과 도 2를 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 햅틱작동단계에서는 제어부(5)가 차속 및 조향각에 대한 전류값을 햅틱모터(1)에 인가하여 스티어링휠(3)을 햅틱 작동시킬 수 있다.

예컨대, 제어부(5)에 차속 및 조향각에 대한 전류값의 관계를 나타낸 맵을 설정하고, 이 맵을 이용하여 현재 차속 및 조향각에 대한 전류를 햅틱모터(1)에 인가한다. 이에, 햅틱모터(1)에 인가되는 전류에 의해 정/역토크가 발생됨으로써, 햅틱모터(1)가 정/역방향으로 회전하게 되는바, 스티어링휠(3)에 진동을 발생시킬 수 있게 된다.

이때에, 상기 햅틱작동단계는 햅틱기능이 온 상태일 때에 햅틱기능이 작동될 수 있는 것인바, 햅틱작동단계 이 전에 현재의 차량 운전조건이 소정의 햅틱기능 작동조건을 만족하는지 더 판단할 수 있다.

그리고, 상기 햅틱모터(1)는 MDPS(Motor Driven Power Steering)시스템에서 조향력 보조를 위해 사용하는 MDPS용의 조향 모터일 수 있다.

아울러, 연산단계에서는, 제어부(5)가 상기 햅틱작동단계에서 햅틱모터(1)의 각가속도를 연산할 수 있다.

예컨대, 상기 햅틱모터(1)의 위치센서를 활용하여 햅틱모터(1)의 각가속도를 연산할 수 있다.

비교단계는, 제어부(5)가 햅틱모터(1)의 현재 각가속도와, 초기 햅틱기능 작동시의 햅틱모터(1)의 기준 각가속도를 비교할 수 있다.

예컨대, 차량의 조향계 내구 열화가 거의 없는 초기의 햅틱기능 작동상태에서 차속 및 조향각에 대한 운전조건별로 햅틱모터(1)의 기준 각가속도를 저장한다. 그리고, 동일한 차속 및 조향각 조건에서 현재 햅틱모터(1)를 작동시 현재의 햅틱모터(1) 각가속도를 연산하여 기준 각가속도와 현재 각가속도를 서로 비교할 수 있다.

전류제어단계에서는, 제어부(5)가 상기 비교단계에서 현재 각가속도와 기준 각가속도의 차이 발생시, 그 차이를 제거하도록 햅틱모터(1)에 인가하는 전류를 제어할 수 있다.

구체적으로, 상기 전류제어단계에서는, 현재 각가속도가 기준 각가속도보다 큰 경우 햅틱모터(1)에 인가하는 전류를 감소시키도록 제어할 수 있다.

즉, 조향계 내구 열화가 증대되면, 프릭션이 감소하게 되면서 햅틱모터(1)의 현재 각가속도가 기준 각가속도보다 더욱 증대되어 진동의 크기가 함께 커지게 된다. 따라서, 이 경우 햅틱모터에 인가하는 전류를 감소시켜 진동의 크기를 줄이도록 제어하게 된다.

또한, 상기 전류인가단계에서는, 현재 각가속도가 기준 각가속도보다 작은 경우 햅틱모터(1)에 인가하는 전류를 증가시키도록 제어할 수 있다.

즉, 햅틱기능 작동 중에 조향계 프릭션이 부품 간 공차 축소 등의 원인에 의해 증대되면, 햅틱모터(1)의 현재 각가속도가 기준각가속도보다 감소되어 진동의 크기가 함께 작아지게 된다. 따라서, 이 경우 햅틱모터(1)에 인가하는 전류를 증대시켜 진동의 크기가 커지도록 제어하게 된다.

하기의 수식에 따르면, 햅틱모터(1)의 모터각가속도 변화를 통해 조향계 내구 열화에 따른 프릭션 변동을 추정할 수 있다.

f_fric = 프릭션 열화율

τ = 토크

I = 관성모멘트

dω'/dt = 각가속도

즉, 모터 토크와 관성모멘트가 일정하기 때문에, 햅틱모터(1)의 각가속도 변동량에 따라 조향계 프릭션을 추정할 수 있는 것이다.

도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 스티어링휠(3)의 햅틱기능 제어 흐름을 살펴보기로 한다.

차량의 운전조건에 따라 햅틱기능의 작동조건을 만족하는 경우, 현재 차속 및 조향각에 따라 설정된 전류값을 인가하여 햅틱모터(1)를 작동시킨다(S10).

이에, 햅틱모터(1)에서 제공되는 정/역토크로 인해 햅틱모터(1)가 정/역 회전하게 되면 스티어링휠(3)에 진동이 가해지게 된다(S20).

이때에, 햅틱모터(1)의 현재 각가속도를 연산한다(S30).

그리고, 햅틱모터(1)의 현재 각가속도와, 기준 각가속도를 비교하고(S40), 비교 결과 현재 각가속도가 기준 각가속도보다 큰 경우, 그 차이값에 비례하는 만큼 햅틱모터(1)의 전류를 감소 보상하여 햅틱모터(1)의 각가속도가 감소하도록 조절한다(S50).

그리고, 비교 결과 현재 각가속도가 기준 각가속도보다 작은 경우, 그 차이값이 비례하는 만큼 햅틱모터(1)의 전류를 증가 보상하여 햅틱모터(1)의 각가속도가 증가하도록 조절한다(S60).

이어서, 현재 차량의 운전조건이 햅틱기능의 작동정지조건을 만족하는지 판단하고, 작동정지조건 만족시 햅틱 기능을 종료하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 조향계 프릭션 변동에 따라 햅틱모터(1)에 인가하는 전류를 보상함으로써, 동일한 햅틱기능 작동조건 내에서 햅틱 진동량을 균일하게 유지하고, 이에 운전자가 느낄 수 있는 햅틱 기능의 이질감을 제거하게 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.

1 : 햅틱모터 3 : 스티어링휠
5 : 제어부

Claims

차속 및 조향각에 대한 전류값을 햅틱모터에 인가하여 스티어링휠을 햅틱 작동시키는 햅틱작동단계;
상기 햅틱작동단계에서 햅틱모터의 각가속도를 연산하는 연산단계;
햅틱모터의 현재 각가속도와, 초기 햅틱기능 작동시의 햅틱모터의 기준 각가속도를 비교하는 비교단계; 및
상기 비교단계에서 현재 각가속도와 기준 각가속도의 차이 발생시, 그 차이를 제거하도록 햅틱모터에 인가하는 전류를 제어하는 전류제어단계;를 포함하는 차량용 스티어링휠의 햅틱기능 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 전류제어단계에서, 현재 각가속도가 기준 각가속도보다 큰 경우 햅틱모터에 인가하는 전류를 감소시키는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링휠의 햅틱기능 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 전류제어단계에서, 현재 각가속도가 기준 각가속도보다 작은 경우 햅틱모터에 인가하는 전류를 증가시키는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링휠의 햅틱기능 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 햅틱모터는 MDPS시스템에서의 조향 모터인 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링휠의 햅틱기능 제어방법.