KR101779962B1

KR101779962B1 - 운전자의 의지 판단을 포함하는 조향 제어 장치 및 이의 작동 방법

Info

Publication number: KR101779962B1
Application number: KR1020130131591A
Authority: KR
Inventors: 박명욱; 구용본; 이상우; 한우용
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2017-09-20
Also published as: US20150120142A1; KR20150050136A

Abstract

본 발명은 조향 제어 장치 및 이의 작동 방법에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 조향 제어 장치는 자율 주행 또는 제한적 자율 주행하는 차량의 움직임을 감지하고, 움직임 정보를 산출하는 센서부; 움직임 정보를 근거로 산출된 차량의 실제 조향 토크 값과, 차량의 속도에 대응하는 기준값을 이용하여 운전자의 조향 의지를 판단하고, 운전 제어 주체를 결정하는 판단부; 및 운전 제어 주체에 따라 차량의 운전 제어권을 전환하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

운전자의 의지 판단을 포함하는 조향 제어 장치 및 이의 작동 방법{STEERING CONTROL APPARATUS FOR COMPRISING WILL DECISION OF DRIVERS AND METHOD FOR OPERATING THE SAME}

본 발명은 조향 제어 장치 및 이의 작동 방법에 관한 것이고, 보다 상세하게 차량이 자율 주행 또는 제한적 자율 주행 시, 조향 휠에 대한 운전자의 조향 의지를 판단하여 조향 제어를 수행하는 장치 및 이의 작동 방법에 관한 것이다.

주차 보조 시스템(SPAS: Smart Parking Assist System), 차선 유지 보조 시스템(LKAS: Lane Keeping Assist System) 그리고 자율 주행 시스템(Autonomous Driving System)과 같이, 운전자에게 자동 조향 기능을 제공하는 지능형 자동차가 개발되고 있다. 이러한 지능형 자동차는 예를 들어, 횡방향에 대한 운전을 보조하고, 자동으로 조작을 수행하여 운전자의 안전성과 편의성이 증대되었다.

여기서, 주차 보조 시스템은 차량의 전후, 좌우에 장착된 공간 탐색용 센서를 이용하여 주차 가능 영역을 탐색하고, 핸들을 제어하여 주차를 보조하는 시스템이다. 이러한 주차 보조 시스템은 주차를 보조하기 위해 자동으로 조향을 제어하는 경우, 운전자가 핸들을 잡게 되면 시스템이 이를 감지하여 운전 제어권을 운전자로 전환하게 된다. 하지만, 이는 운전자가 조향 의도를 가지고 핸들은 잡았는지 실수로 잡게 되었는지에 대한 판단 없이, 주차 보조 시스템 모드를 해제하므로 안정상의 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 주차 보조 시스템의 제어권을 전환하는 기능은 주차 보조 시스템이 작동하는 속도 구간 내에서만 작동이 가능하다.

차선 유지 보조 시스템은 정해진 속도 이상의 속도로 주행 시, 차량에 장착된 카메라가 차량 주행 차선을 감지해 방향등의 작동 없이 차량이 차선을 이탈하는 경우, 조향 시스템에서 조향 토크를 발생하여 차량을 차선을 유지하거나 차선의 중앙으로 복귀시켜 주는 시스템이다. 지금까지의 차선 유지 보조 시스템은 차량이 차선을 이탈하지 않도록, 조향 토크를 발생하여 차선의 중앙으로 복귀하는 기능만 수행한다. 또한, 이 과정에서 운전자가 운전 조작에 개입을 하더라도 이 시스템을 유지한다. 즉, 차선 유지 보조 시스템이 작동하고 있을 경우, 운전자의 조향 의도가 있거나 또는 긴급 회피와 같이 운전자가 조향 시스템을 조작하여 차량을 제어해야 하는 상황이 발생하더라도, 조향 시스템이 자동으로 제어가 되고 있기 때문에 운전 제어권이 전환되지 않게 된다. 따라서, 차선 유지 보조 시스템은 상술한 것처럼 차량의 주행 안정성이 저하되고 운전자가 위험한 상황에 처하는 문제점이 존재한다.

자율 주행 시스템은 무인자율주행 자동차와는 달리 운전자라는 주체가 존재하며, 제어 시스템에 의해 운전자와 주행 상황에 따라 차량의 횡방향과 종방향 제어를 동시에 하는 시스템이다. 이러한 자율 주행 시스템은 예를 들어, 구글의 '셀프 드라이빙 자동차', 볼보의 'SARTRE(SAfe Road TRains for the Environment) 프로젝트'에서 개발하고 있는 시스템 등을 포함한다. 이러한 시스템에서 차량이 자율 주행을 하는 동안, 운전자가 조향 휠의 조작 의지가 없을 경우, 실수로 핸들에 힘이 가해 질 때 자율 주행 모드가 해제되면 안 된다. 또한, 운전자가 조향 의지가 있거나, 긴급한 상황이 발생하여 운전자가 핸들을 의도적으로 조작하게 되면 제어기로부터 신속하게 운전 제어권을 가져와야 한다.

이에 관련하여, 발명의 명칭이 "자율 주행 차량의 제어장치"인 일본등록특허 제2829933호가 존재한다.

본 발명은 차량이 자율 주행 또는 제한적 자율 주행을 하고 있을 경우 운전자의 조향 휠 조작 의도를 판단하여, 이에 대응하는 조향 제어를 수행하는 장치 및 이의 작동 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 조향 제어 장치는 자율 주행 또는 제한적 자율 주행하는 차량의 움직임을 감지하고, 움직임 정보를 산출하는 센서부; 움직임 정보를 근거로 산출된 차량의 실제 조향 토크 값과, 차량의 속도에 대응하는 기준값을 이용하여 운전자의 조향 의지를 판단하고, 운전 제어 주체를 결정하는 판단부; 및 운전 제어 주체에 따라 차량의 운전 제어권을 전환하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 판단부는 움직임 정보에 포함된 차량의 속도, 조향각 및 조향각속도 정보를 이용하여 예측 조향 토크 값을 산출하는 조향 토크 예측 모듈; 및 실제 조향 토크 값과 예측 조향 토크 값의 차와, 차량의 속도에 대응하는 기준값의 비교를 통해 운전자의 조향 의지를 판단하는 조향 의지 판단 모듈을 포함할 수 있다.

또한, 조향 의지 판단 모듈은 실제 조향 토크 값과 예측 조향 토크 값의 차가 기준값보다 높으면, 운전자에게 조향 의지가 있다고 판단할 수 있다.

또한, 판단부는 운전자에게 조향 의지가 있다고 판단될 때, 기설정된 시간 동안 조향 휠의 토크 값에 대한 변동 횟수와 기설정된 기준 횟수를 더 비교할 수 있다.

또한, 판단부는 변동 횟수가 기설정된 기준 횟수 미만이면, 운전 제어 주체를 운전자로 판단할 수 있다.

또한, 제어부는 판단부에서 운전자에게 조향 의지가 있다고 판단되면, 전환 모듈을 통해 전자식 파워 조향(EPS : Electric Power Steering) 제어를 수행할 수 있다.

또한, 센서부는 조향 토크 센서, 조향각 센서, 조향각속도 센서, 차량 속도 센서, 요레이트 센서 및 가속도 센서 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 조향 제어 장치의 작동 방법은 센서부에 의해, 자율 주행 또는 제한적 자율 주행하는 차량의 움직임을 감지하는 단계; 센서부에 의해, 움직임을 근거로 움직임 정보를 산출하는 단계; 판단부에 의해, 움직임 정보를 근거로 산출된 차량의 실제 조향 토크 값과, 차량의 속도에 대응하는 기준값을 이용하여 운전자의 조향 의지를 판단하고, 운전자의 조향 의지를 근거로 운전 제어 주체를 결정하는 단계; 및 제어부에 의해, 운전 제어 주체에 따라 차량의 운전 제어권을 전환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 운전 제어 주체를 결정하는 단계는 조향 토크 예측 모듈에 의해, 움직임 정보에 포함된 차량의 속도, 조향각 및 조향각속도 정보를 이용하여 예측 조향 토크 값을 산출하는 단계; 및 조향 의지 판단 모듈에 의해, 실제 조향 토크 값과 예측 조향 토크 값의 차와, 차량의 속도에 대응하는 기준값의 비교를 통해 운전자의 조향 의지를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 운전 제어 주체를 결정하는 단계는 조향 의지 판단 모듈에 의해, 실제 조향 토크 값과 예측 조향 토크 값의 차가 기준값보다 높으면, 운전자가 조향 의지가 있다고 판단할 수 있다.

또한, 운전 제어 주체를 결정하는 단계는 운전자에게 조향 의지가 있다고 판단될 때, 기설정된 시간 동안 조향 휠의 토크 값에 대한 변동 횟수와 기설정된 기준 횟수를 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 변동 횟수와 기설정된 기준 횟수를 비교하는 단계는 변동 횟수가 기설정된 기준 횟수 미만이면, 운전 제어 주체를 상기 운전자로 판단할 수 있다.

또한, 차량의 운전 제어권을 전환하는 단계는 운전 제어 주체를 결정하는 단계에서 운전자에게 조향 의지가 있다고 판단되면, 전환 모듈을 통해 전자식 파워 조향(EPS) 제어를 수행할 수 있다.

본 발명의 조향 제어 장치 및 이의 작동 방법에 따르면 운전자의 조작 의도를 판단하여 제어권을 신속하게 전환할 수 있어서, 운전자에게 보다 편의를 제공할 수 있고, 긴급한 상황 발생시에도 이를 대처할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 조향 제어 장치 및 이의 작동 방법에 따르면 운전자의 실수 또는, 물리적인 힘에 의한 조향 휠의 오작동과 같은 상황에서, 조향 휠이 움직이더라도, 이를 감지하여 운전자의 의도 없이 운전 제어권이 전환되지 않게 되어, 지능형 차량의 주행 안정성이 확보될 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 조향 제어 장치 및 이의 작동 방법에 따르면 상술한 주차 보조 시스템, 차선 유지 시스템 및 자율 주행 시스템 중 하나로만 국한되지 않고, 다양한 자율 주행 및 제한적 자율 주행 시스템에 유기적으로 적용될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치에 포함된 판단부의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 운전자의 조향 의지에 따른 토크 변화와 그 외의 경우의 토크 변화를 도시하는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치에 포함된 제어부의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치의 작동 방법에 대한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치의 작동 방법에 포함된 움직임 정보를 근거로 운전 제어 주체를 결정하는 단계에 대한 흐름도이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

이하, 도 1을 참조로, 본 발명의 실시예에 따른 조향 제어 장치(100)에 대하여 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치의 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치(100)는 센서부(110), 판단부(120), 제어부(130) 및 구동부(140)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 조향 제어 장치(100)에 포함된 각 구성에 대한 서술은 이하에서 이루어진다.

센서부(110)는 차량의 움직임을 감지하고, 움직임 정보를 산출하는 기능을 한다. 여기서 차량은 자율 주행 또는 제한적 자율 주행을 수행하는 차량을 포함할 수 있다. 이러한 센서부(110)는 조향 토크 센서, 조향각 센서, 조향각속도 센서, 차량 속도 센서, 요레이트 센서 및 가속도 센서 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 센서부(110)에서 산출되는 움직임 정보는 차량의 현재 움직임 정보 예를 들어, 차량의 조향 토크, 조향각, 조향각속도, 현재 차량의 속도, 요레이트 및 가속도 등 다양한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 움직임 정보는 이하에서 언급되는 판단부(120) 및 제어부(130)에서 수행되는 기능을 수행하는데 사용되는 정보를 나타낸다.

판단부(120)는 센서부(110)에서 산출된 움직임 정보를 근거로, 차량의 실제 조향 토크 값과 예측 조향 토크 값을 산출하는 기능을 한다. 여기서, 실제 조향 토크 값은, 현재 진행 중인 차량에서 가해지는 조향 토크 값을 나타낸다. 즉, 실제 조향 토크 값은 실제로 조향 컬럼에 장착된 토크 센서에서 출력되는 토크 값을 나타낸다.

또한, 예측 조향 토크 값은 차량의 속도, 조향각 및 조향각속도 정보를 이용하여 추측된 조향 토크 값이다. 즉, 예측 조향 토크 값은 외부 힘(예를 들어, 사용자의 조향 조작)이 가해지지 않을 때, 현재 차량의 속도, 조향각 및 조향각속도에 매칭하는 조향 토크 값을 나타낸다. 이러한 예측 조향 토크 값은 예를 들어, 별도의 매핑 테이블에 속도, 조향각 및 조향각속도에 따라 상이하게 저장되어 있을 수 있다. 또한, 예측 조향 토크 값은 별도의 알고리즘 연산 과정을 통해 산출될 수 있다. 여기서, 예측 조향 토크 값의 산출에 차량의 속도 값이 필요한 이유는 차량이 저속에서 고속으로 주행하면서, 조향 휠을 통해 전달되는 반력이 작아져서, 토크 센서에 작용하는 힘이 약해질 수 있기 때문이다.

그 후, 판단부(120)는 산출된 실제 조향 토크 값과 예측 조향 토크 값의 비교를 통해 운전자의 조향 의지를 판단하고, 운전 제어 주체를 결정하는 기능을 한다. 구체적으로, 판단부(120)는 실제 조향 토크 값과 예측 조향 토크 값의 차와, 기설정된 기준값의 비교를 통해 운전자의 조향 의지를 판단할 수 있다. 여기서, 기준값은 차량에 가해지는 조향 값이 운전자의 조향 의도를 통한 것인지를 판단하기 위해 사용되는 값이다. 또한, 이러한 기준값은 별도의 관리부에 저장되어 있을 수 있고, 기준값은 차량의 현재 속도에 따라 상이하게 설정될 수 있다.

실제 조향 토크 값과 예측 조향 토크 값의 차가 기설정된 기준값을 초과하면, 판단부(120)는 운전자가 조향 의지를 갖는다고 판단할 수 있다. 그렇지 않다면, 판단부(120)는 운전자가 현재 상태를 유지하기를 원하고, 별도의 운전 의사가 없다고 판단할 수 있다. 이러한 판단부(120)의 판단 결과를 근거로, 운전 제어 주체가 결정될 수 있다. 앞서 언급한 것처럼, 현재 차량은 자율 주행 또는 제한적 자율 주행 상태로 가정되어 있다. 즉, 판단부(120)의 결과에 따라, 운전 제어 주체가 자율 주행 또는 제한적 자율 상태로 유지되거나, 운전 제어 주체가 자율 주행 시스템에서 운전자로 전환될 수 있다.

또한, 판단부(120)는 기설정된 시간 동안 토크 값에 대한 변동 횟수가 기설정된 기준 횟수 미만이면, 운전 제어 주체를 운전자로 판단할 수 있다. 즉, 차량의 진행 동안, 외부의 힘 또는 운전자의 실수로 조향 휠이 움직이게 될 수 있다. 이러한 과정은 이러한 오작동의 경우에 대비하여 수행된다. 즉, 기설정된 시간 동안 토크 값에 대한 변동 횟수가 기설정된 기준 횟수를 초과하면, 운전 제어권을 운전자로 전환되지 않는다.

제어부(130)는 결정된 운전 제어 주체에 따라 차량의 운전 제어권을 전환하는 기능을 한다. 즉, 판단부(120)의 판단 결과, 운전 제어 주체가 운전자로 판단되면, 운전 제어 주체를 운전자로 전환하고, 조향 제어 방법을 운전자를 보조하는 전자식 파워 조향(EPS : Electric Power Steering) 제어를 수행할 수 있다. 물론, 운전자를 보조하는 방식은 전자식 파워 조향(EPS) 제어만으로 제한되지 않고, 다양한 방식으로 적용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 판단부(120)의 판단 결과 운전 제어 주체가 운전자로 판단되지 않으면, 제어부(130)는 현재 상태를 유지하도록 제어를 수행할 수 있다. 이러한 제어를 위해, 제어부(130)는 센서부(110)에서 산출된 움직임 정보를 이용하여 제어를 수행할 수 있다.

구동부(140)는 제어부(130)의 제어를 통해 구동 토크를 발생시켜, 차량을 제어하는 기능을 한다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조로, 본 발명의 조향 제어 장치에 포함된 판단부를 더 서술한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치에 포함된 판단부에 대한 블록도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 운전자의 조향 의지에 따른 토크 변화와 그 외의 경우의 토크 변화를 도시하는 그래프이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 판단부는 조향 토크 예측 모듈(121), 조향 의지 판단 모듈(122) 및 기준값 관리 모듈(123)을 포함하여 구성될 수 있다. 이들 구성에 대한 서술은 이하에서 이루어진다.

조향 토크 예측 모듈(121)은 도 1을 참조로 언급한 것처럼, 센서부에서 산출된 움직임 정보에 포함된 차량의 속도, 조향각 및 조향각속도 정보를 이용하여 예측 조향 토크 값을 산출하는 기능을 한다. 앞서 언급한 것처럼, 예측 조향 토크 값은 외부 힘이 가해지지 않을 때, 예를 들어, 사용자의 조향 조작이나 차량의 진행 중 진동으로 인한 조향 변화가 존재하지 않을 때, 현재 차량의 속도, 조향각 및 조향각속도에 매칭하는 조향 토크 값을 나타낸다. 즉, 이러한 조향 토크 값은 상술한 바와 같이, 운전자에게 조향 의지가 있는지를 판단할 때의 참조 값으로 사용될 수 있다.

조향 의지 판단 모듈(122)은 실제 조향 토크 값과 조향 토크 예측 모듈(121)에서 산출된 예측 조향 토크 값의 차와, 차량의 속도에 대응하는 기준값을 비교하는 기능을 한다. 여기서, 기준값은 앞서 언급한 것처럼 차량에서 발생한 실제 조향 토크 값과, 조향 토크 예측 모듈(121)의 차 값과 비교되는 값으로서, 현재 운전자를 통한 조향 조작이 수행된 것인지 판단 근거로 사용되는 값이다.

이러한 비교 과정을 통해, 조향 의지 판단 모듈(122)은 이들 값의 비교를 통해 운전자의 조향 의지를 판단할 수 있다. 구체적으로, 실제 조향 토크 값과 예측 조향 토크 값의 차가 기준값을 초과하면, 조향 의지 판단 모듈(122)은 운전자에게 차량의 조향 의지가 있다고 판단할 수 있다. 그렇지 않다면, 조향 의지 판단 모듈(122)은 현재 자율 주행 또는 제한적 자율 주행 상태가 유지되어야 한다고 판단할 수 있다. 이러한 비교 과정을 통한 판단을 이용하여, 운전자의 운전 제어 의지가 판단될 수 있다.

또한, 조향 의지 판단 모듈(122)은 앞선 판단에서 운전자에게 조향 의지가 있다고 판단될 때, 기설정된 시간 동안 조향 휠의 토크 값에 대한 변동 횟수와 기설정된 기준 횟수를 더 비교할 수 있다. 즉, 조향 의지 판단 모듈(122)의 비교 결과, 변동 회수가 기준 횟수 미만이면, 운전 제어 주체를 운전자로 판단할 수 있다. 그렇지 않다면, 조향 의지 판단 모듈(122)은 앞서 언급한 실제 조향 토크 값과 예측 조향 토크 값의 차와, 차량의 속도에 대응하는 기준값을 비교 과정을 재수행하게 된다. 이러한 과정을 통해, 본 발명의 조향 제어 장치(100)는 운전자의 실수 또는 지면의 고르지 못한 상태 등을 통해 발생할 수 있는 오작동을 방지할 수 있다. 이러한 과정은 도 3을 참조하면 보다 명확해진다.

도 3에서, 실제 운전자의 조작을 통한 토크 값의 변화를 나타내는 실선(31)과, 운전자의 실수 또는 도로 상태에 따라 발생할 수 있는 변화를 나타내는 점선(32)이 도시된다. 본 예시에서, 토크 값의 상승은 차량의 좌측으로 힘이 가해지고, 토크 값의 하강은 차량의 우측으로 힘이 가해지는 것이라고 가정된다. 즉, 운전자가 조향 조작을 수행하게 되면, 도 3에 도시된 것처럼, 토크 값이 일정하게 상승 및 하강하게 된다. 그렇지 않은 상태라면, 토크 값의 변화율에 대해 다수회의 변동이 발생할 수 있다. 즉, 이러한 특징을 통해 토크 값의 변화를 이용한 운전자의 조향 의지를 더 판단할 수 있다.

기준값 관리 모듈(123)은 조향 의지 판단 모듈(122)에서 사용되는 기준값을 관리하는 기능을 한다. 여기서, 기준값은 앞서 언급한 것처럼, 차량의 진행 속도에 따라 이에 대응하는 값으로 설정되어 있다. 이러한 기준값에 대한 설명은 앞서 도 1을 참조로 상세히 이루어졌으므로, 명세서의 명료함을 위해 추가적인 서술은 생략된다.

이하, 도 4를 참조로, 본 발명의 조향 제어 장치에 포함된 제어부를 더 서술한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치에 포함된 제어부의 블록도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제어부는 전환 모듈(131)과 구동 토크 제어 모듈(132)을 포함하여 구성될 수 있다. 이들 구성에 대한 서술은 이하에서 이루어진다.

전환 모듈(131)은 판단부(120)에서 결정된 운전 제어 주체에 따라 차량의 운전 제어권을 전환하는 기능을 한다. 즉, 판단부(120)에서 운전 제어 주체가 운전자로 결정되면, 전환 모듈(131)은 운전 제어 주체를 운전자로 전환하는 기능을 한다. 그렇지 않다면, 전환 모듈(131)은 별도의 전환 과정을 수행하지 않고, 현재 상태를 유지할 수 있다.

구동 토크 제어 모듈(132)은 전환 모듈(131)에서 전환 또는 유지된 운전 제어 주체에 따라, 구동 토크를 제어하는 기능을 한다. 즉, 운전 제어 대상이 운전자로 전환되면, 제어부는 조향 제어 방법을 운전자를 보조하는 전자식 파워 조향(EPS) 제어를 수행하게 된다. 구동 토크 제어 모듈(132)은 이러한 보조 제어에 알맞은 구동 토크에 대한 제어 명령을 구동부에 전달하여, 차량이 제어되게 한다. 반대로, 운전 제어 대상이 전환되지 않은 경우라도, 구동 토크 제어 모듈(132)은 자율 주행 또는 제한적 자율 주행에 알맞은 구동 토크에 대한 제어 명령을 구동부에 전달하게 된다. 여기서, 구동 토크는 센서부에서 산출된 움직임 정보를 근거로 산출될 수 있다.

이하, 도 5를 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치의 작동 방법을 더 서술한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치의 작동 방법에 대한 흐름도이다. 이하의 서술에서, 상술한 내용과 중복되는 사항은 명세서의 명료함을 위해 생략된다는 것이 이해되어야 한다.

먼저, 센서부를 통해 차량의 움직임을 감지하는 단계(S110)가 수행된다. 여기서 차량은, 도 1을 참조로 언급한 것처럼 자율 주행 또는 제한적 자율 주행하는 차량을 나타낸다.

그 후, 센서부에 의해, 움직임을 근거로 움직임 정보를 산출하는 단계(S120)가 수행된다. 여기서, 움직임 정보는 차량의 현재 움직임 정보 예를 들어, 차량의 조향 토크, 조향각, 조향각속도, 현재 차량의 속도, 요레이트 및 가속도 등 다양한 정보를 포함할 수 있다. 여기서 움직임 정보는 상술한 사항으로 제한되지 않고, 차량의 움직임에 대한 정보를 나타내는 다양한 정보를 더 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이를 위해, S110 및 S120 단계를 수행하는 센서부는 도 1을 참조로 언급한 것처럼, 조향 토크 센서, 조향각 센서, 조향각속도 센서, 차량 속도 센서, 요레이트 센서 및 가속도 센서 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.

그 후, 판단부에 의해, 움직임 정보를 근거로 운전 제어 주체를 결정하는 단계(S130)가 수행된다. 보다 구체적으로, S130 단계에서 움직임 정보를 근거로 산출된 차량의 실제 조향 토크 값과, 차량의 속도에 대응하는 기준값을 이용하여 운전자의 조향 의지가 판단되고, 운전자의 조향 의지를 근거로 운전 제어 주체가 결정된다.

또한 S130 단계에서는 실제 조향 토크 값 외에 예측 조향 토크 값 또한 산출될 수 있다. 앞서 언급한 것처럼, 실제 조향 토크 값은 현재 진행 중인 차량에 실제로 가해지는 조향 토크 값을 나타내고, 이는 조향 컬럼에 장착된 토크 센서에서 출력되는 값을 나타낸다. 또한, 예측 조향 토크 값은 차량의 속도, 조향각 및 조향각속도 정보를 이용하여 추측된 조향 토크 값으로서, 외부 힘이 가해지지 않았을 때, 앞선 정보로 산출되는 조향 토크 값을 나타낸다.

S130 단계는 운전 제어 주체를 판단하기 위해, 앞서 언급된 실제 조향 토크 값과 예측 조향 값의 차와 기준값을 비교한다. 이러한 비교를 통해, 실제 조향 토크 값과 예측 조향 값의 차가 기설정된 기준값을 초과하면, S130 단계에서는 운전자에게 조향 의지가 있다고 판단할 수 있다. 그렇지 않다면, 운전자가 자율 주행 또는 제한적 자율 주행 상태를 유지하기를 원하고, 별도의 운전 개입 의사가 없다고 판단할 수 있다.

또한, 도면에 도시되어 있지는 않지만, S130 단계에서 운전자에게 조향 의지가 있다고 판단될 때, 기설정된 시간 동안 조향 휠의 토크 값에 대한 변동 횟수와 기설정된 기준 횟수를 비교하는 단계가 더 수행될 수 있다. 이러한 비교 결과, 변동 횟수가 기설정된 기준 횟수 미만이면, 운전 제어 주체를 운전자로 판단할 수 있다.

그 후, 제어부에 의해, S130 단계에서 결정된 운전 제어 주체에 따라 차량의 운전 제어권을 전환하는 단계(S140)가 수행된다. 도 1을 참조로 언급한 것처럼, S130 단계에서 판단된 운전 제어 주체가 운전자로 판단되면, S140에서 운전 제어 주체를 운전자로 전환된다. 그 후, S140 단계는 조향 제어 방법을 운전자를 보조하는 전자식 파워 조향(EPS) 제어를 수행한다. 즉, 전자식 파워 조향(EPS) 제어를 위한 구동 토크 명령을 구동부로 전달하여, 차량의 조향 제어를 수행할 수 있다. 또한, S130 단계에서, 운전 제어 주체가 운전자로 판단되지 않으면, S140 단계에서 별도의 전환 과정 없이 구동부에 대해 자율 주행 또는 제한적 자율 주행에 따른 제어를 수행하게 된다.

이하 도 6을 참조로, 움직임 정보를 근거로 운전 제어 주체를 결정하는 단계를 더 서술한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치의 작동 방법에 포함된 움직임 정보를 근거로 운전 제어 주체를 결정하는 단계에 대한 흐름도이다.

먼저, 기준값을 계산하는 단계(S131)와, 예측 조향 토크 값 및 실제 조향 토크 값(S132)을 산출하는 단계가 수행된다. 도 6에서 S131 및 S132 단계는 병렬적으로 수행되는 것으로 도시되었으나, 이는 순차적으로 수행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, S131 및 S132 단계에서 사용된 용어 기준값, 예측 조향 토크 값 및 실제 조향 토크 값에 대한 설명은 앞서 도 1을 참조로 상세히 이루어졌으므로, 명세서의 명료함을 위해 이에 대한 추가적인 서술은 생략된다.

그 후, 실제 조향 토크 값과 예측 조향 토크 값의 차와 기준값을 비교하는 단계(S133)가 수행된다. S133 단계에서, 실제 조향 토크 값과 예측 조향 토크 값의 차는 양수가 아닌 음수로 나타날 수 있기에, 이 차의 값에 절대값 처리가 수행된 후, 값들의 비교가 수행된다. 이러한 비교 결과, 차 값이 기준값을 초과하면, 운전자에게 조향 의지가 있다고 판단되고, 제어는 S134 단계로 전달된다. 그렇지 않다면 제어는 S136 단계로 전달된다.

S134 단계는 S133 단계에서 판단된 판단 결과의 정확도를 더 높이기 위해 수행되는 단계로서, 조향 휠의 토크 값에 대한 변동 횟수를 근거로 운전 제어 주체를 더 판단하는 단계이다. 즉, S133 단계에서 운전자에게 조향 의지가 있다고 판단될 때, S134 단계에서 기설정된 시간 동안 조향 휠의 토크 값에 대한 변동 횟수와 기설정된 기준 횟수를 비교하는 과정이 더 수행된다. S134 단계에서 판단 결과, 변동 횟수가 기설정된 기준 횟수 미만이라면, 제어는 S135 단계로 전달되어, 운전 제어 주체가 운전자로 판단되게 된다. 그렇지 않다면 제어는 S133 단계로 되돌아가서, 상술한 과정을 다시 반복하게 된다. 그 후, 판단 결과 및 제어는 S140 단계로 전달된다.

S136 단계는 S133 단계에서, 실제 조향 토크 값과 예측 조향 토크 값의 차가 기준값을 초과하지 않을 때 수행되는 단계로서, 자율 주행 또는 제한적 자율 주행을 유지하는 단계이다. 그 후, 판단 결과 및 제어는 S140 단계로 전달된다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : 조향 제어 장치 110 : 센서부
120 : 판단부 130 : 제어부
140 : 구동부

Claims

자율 주행 또는 제한적 자율 주행하는 차량의 움직임을 감지하고, 움직임 정보를 산출하는 센서부;
상기 움직임 정보를 근거로 산출된 차량의 실제 조향 토크 값과, 상기 차량의 속도에 대응하는 기준값을 이용하여 운전자의 조향 의지를 판단하고, 운전 제어 주체를 결정하는 판단부; 및
상기 운전 제어 주체에 따라 상기 차량의 운전 제어권을 전환하는 제어부를 포함하고,
상기 판단부는,
상기 움직임 정보에 포함된 상기 차량의 속도, 조향각 및 조향각속도 정보를 이용하여 예측 조향 토크 값을 산출하는 조향 토크 예측 모듈; 및
상기 실제 조향 토크 값과 상기 예측 조향 토크 값의 차와, 상기 차량의 속도에 대응하는 기준값의 비교를 통해 상기 운전자의 조향 의지를 판단하는 조향 의지 판단 모듈을 포함하고,
상기 조향 의지 판단 모듈은,
상기 실제 조향 토크 값과 상기 예측 조향 토크 값의 차가 상기 기준값보다 높으면, 상기 운전자에게 조향 의지가 있다고 판단하고,
상기 운전자에게 조향 의지가 있다고 판단될 때, 기설정된 시간 동안 상기 실제 조향 토크 값과 상기 예측 조향 토크 값의 차가 상기 기준값보다 커지는 변동 횟수와 기설정된 기준 횟수를 더 비교하고,
상기 실제 조향 토크 값과 상기 예측 조향 토크 값의 차의 절대값이 상기 기준값보다 크고, 상기 변동 횟수가 상기 기설정된 기준 횟수 미만 인 경우, 상기 운전 제어 주체를 상기 운전자로 판단하고,
상기 실제 조향 토크 값과 상기 예측 조향 토크 값의 차의 절대값이 상기 기준값보다 크고, 상기 변동 횟수가 상기 기설정된 기준 횟수보다 큰 경우, 상기 실제 조향 토크 값과 상기 예측 조향 토크 값의 차의 절대값을 상기 기준값과 재비교하고,
상기 실제 조향 토크 값과 상기 예측 조향 토크 값의 차의 절대값이 상기 기준값 미만인 경우, 상기 자율 주행 또는 제한적 자율 주행하는 차량의 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는, 조향 제어 장치.
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제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 판단부에서 상기 운전자에게 조향 의지가 있다고 판단되면, 전환 모듈을 통해 전자식 파워 조향(EPS : Electric Power Steering) 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는, 조향 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서부는,
조향 토크 센서, 조향각 센서, 조향각속도 센서, 차량 속도 센서, 요레이트 센서 및 가속도 센서 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조향 제어 장치.
센서부에 의해, 자율 주행 또는 제한적 자율 주행하는 차량의 움직임을 감지하는 단계;
상기 센서부에 의해, 상기 움직임을 근거로 움직임 정보를 산출하는 단계;
판단부에 의해, 상기 움직임 정보를 근거로 산출된 차량의 실제 조향 토크 값과, 상기 차량의 속도에 대응하는 기준값을 이용하여 운전자의 조향 의지를 판단하고, 상기 운전자의 조향 의지를 근거로 운전 제어 주체를 결정하는 단계; 및
제어부에 의해, 상기 운전 제어 주체에 따라 상기 차량의 운전 제어권을 전환하는 단계를 포함하고,
상기 운전 제어 주체를 결정하는 단계는,
조향 토크 예측 모듈에 의해, 상기 움직임 정보에 포함된 상기 차량의 속도, 조향각 및 조향각속도 정보를 이용하여 예측 조향 토크 값을 산출하는 단계; 및
조향 의지 판단 모듈에 의해, 상기 실제 조향 토크 값과 상기 예측 조향 토크 값의 차와, 상기 차량의 속도에 대응하는 기준값의 비교를 통해 상기 운전자의 조향 의지를 판단하는 단계를 포함하고,
상기 운전자의 조향 의지를 판단하는 단계는
상기 실제 조향 토크 값과 상기 예측 조향 토크 값의 차가 상기 기준값보다 높으면, 상기 운전자에게 조향 의지가 있다고 판단하고,
상기 운전자에게 조향 의지가 있다고 판단될 때, 기설정된 시간 동안 상기 실제 조향 토크 값과 상기 예측 조향 토크 값의 차가 상기 기준값보다 커지는 변동 횟수와 기설정된 기준 횟수를 더 비교하고,
상기 실제 조향 토크 값과 상기 예측 조향 토크 값의 차의 절대값이 상기 기준값보다 크고, 상기 변동 횟수가 상기 기설정된 기준 횟수 미만 인 경우, 상기 운전 제어 주체를 상기 운전자로 판단하고,
상기 실제 조향 토크 값과 상기 예측 조향 토크 값의 차의 절대값이 상기 기준값보다 크고, 상기 변동 횟수가 상기 기설정된 기준 횟수보다 큰 경우, 상기 실제 조향 토크 값과 상기 예측 조향 토크 값의 차의 절대값을 상기 기준값과 재비교하고,
상기 실제 조향 토크 값과 상기 예측 조향 토크 값의 차의 절대값이 상기 기준값 미만인 경우, 상기 자율 주행 또는 제한적 자율 주행하는 차량의 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는, 조향 제어 장치의 작동 방법.
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제8항에 있어서,
상기 차량의 운전 제어권을 전환하는 단계는,
상기 운전 제어 주체를 결정하는 단계에서 상기 운전자에게 조향 의지가 있다고 판단되면, 전환 모듈을 통해 전자식 파워 조향(EPS) 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는, 조향 제어 장치의 작동 방법.
제8항에 있어서,
상기 센서부는,
조향 토크 센서, 조향각 센서, 조향각속도 센서, 차량 속도 센서, 요레이트 센서 및 가속도 센서 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조향 제어 장치의 작동 방법.