KR101930690B1 - 차량의 조향 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 MDPS(Motor Drive Power Steering System)의 데드존 구간에서 LKAS(Lane Keeping Assistance System)의 요구 토크를 정확히 반영하여 LKAS 요구 성능을 확보함으로써 차량의 차선 이탈을 방지할 수 있도록 한 차량의 조향 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, LKAS(Lane Keeping Assistance System)의 요청 토크를 신호 처리하는 신호 처리 로직부; 상기 신호 처리 로직부로부터 신호 처리된 요청 토크와 운전자의 요구 토크가 가산된 입력 토크가 입력되면 부스터 커브의 데드존 영역을 보상하여 모터 토크를 출력하는 조향 로직부; 및 상기 조향 로직부의 부스트 커브의 데드존 영역을 보상하기 위한 보상출력을 출력하는 부스트 커브 데드존 보상 로직부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 조향 제어 장치 및 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING MOTOR DRIVE POWER STEERING IN VEHICLE AND METHOD}

본 발명은 차량의 조향 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 MDPS(Motor Drive Power Steering System)의 데드존 구간에서 LKAS(Lane Keeping Assistance System)의 요구 토크를 정확히 반영하여 LKAS 요구 성능을 확보함으로써 차량의 차선 이탈을 방지할 수 있도록 한 차량의 조향 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

차선유지 보조 시스템(LKAS : Lane Keeping Assistance System)은 센서를 통해 차선을 검출하고, 검출된 차선의 위치 정보를 토크 값으로 변화시켜 차량의 차선이탈을 막는 시스템이다.

이러한 차선유지 보조 시스템은 정상 동작을 위해 LKAS에서 요구한 토크값을 실제 차량의 조향에 적용해 주는 시스템이 필요하다.

전동식 모터 조향 시스템(MDPS : MOTOR DRIVE POWER STEERING SYSTEM)은 운전자가 스티어링 휠을 돌리면서 발생한 토크를 실제 출력으로 발생시켜 차량의 조향을 가능하게 한다.

따라서, LKAS의 정상적인 동작을 위해서 MDPS와의 긴밀한 협조 제어가 필요하다.

도 1은 종래 기술에 의한 차량의 조향 제어 장치의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.

도 1을 참고하면, 종래 기술에 의한 차량의 조향 제어 장치는 LKAS의 요청 토크와 운전자 요구 토크를 더해 줌으로써 차량의 차선이탈을 방지하고 있다.

이렇게 더해진 토크값은 MDPS 조향 로직부를 통해 전달되어 출력되는데, 차량의 직진성을 확보하기 위해 설정된 MDPS의 데드존 영역(토크값이 작은영역)에서는 LKAS의 요청 토크가 출력되지 않는 경우가 있다.

이러한 LKAS의 요청 토크가 정확히 MDPS에서 출력되지 못하면 차량의 차선 이탈을 정확히 방지하지 못하는 문제점으로 연결된다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 10-2009-0062135호(2009.06.17 공개, 발명의 명칭 : 차선유지 보조 시스템)에 개시되어 있다.

본 발명은 MDPS(Motor Drive Power Steering System)의 데드존 구간에서 LKAS(Lane Keeping Assistance System)의 요구 토크를 정확히 반영하여 LKAS 요구 성능을 확보함으로써 차량의 차선 이탈을 방지할 수 있도록 한 차량의 조향 제어 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 차량의 조향 제어 장치는, LKAS(Lane Keeping Assistance System)의 요청 토크를 신호처리하는 신호 처리 로직부; 상기 신호 처리 로직부로부터 신호 처리된 요청 토크와 운전자의 요구 토크가 가산된 입력 토크가 입력되면 데드존 영역이 보상된 부스터 커브를 적용하여 모터 토크를 출력하는 조향 로직부; 및 상기 조향 로직부의 부스트 커브의 데드존 영역을 보상하기 위한 부스트 커브 데드존 보상 로직부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 조향 로직부는 상기 입력 토크를 모터 토크로 출력하는 부스트 커브의 데드존 영역을 보상하기 위한 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 연산부는 상기 부스트 커브 데드존 보상 로직부를 통해 출력되는 보상출력을 상기 부스트 커브의 출력에 가산하여 상기 부스트 커브의 데드존 영역을 보상하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 부스트 커브 데드존 보상 로직부는 상기 LKAS의 동작 상태가 정상 동작 상태일 때 인에이블되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 의한 차량의 조향 제어 방법은, LKAS(Lane Keeping Assistance System)의 요청 토크를 인가받는 단계; 상기 LKAS의 요구 토크가 인가되면 상기 LKAS의 동작 상태를 판단하는 단계; 상기 LKAS의 동작 상태가 정상으로 판단되면 상기 LKAS의 요청 토크와 운전자 요구 토크를 가산하여 입력 토크를 연산하는 단계; 상기 입력 토크 연산 후 LKAS의 동작 상태를 판단하는 단계; 상기 LKAS의 동작 상태가 정상으로 판단되면 부스터 커브의 데드존 영역을 보상하는 단계; 상기 입력 토크를 데드존 영역이 보상된 부스트 커브를 적용하여 모터 토크로 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 LKAS의 동작 상태 판단은 LKAS의 CAN 통신, LKAS의 토크, 및 LKAS의 환경 적절성을 판단하는 LKAS의 진단 로직을 통해 모든 조건이 정상일 때 상기 LKAS의 동작 상태를 정상으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 LKAS의 동작 상태가 비정상으로 판단되면 보상전 부스터 커브를 적용하여 모터 토크를 출력하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 차량의 직진성을 확보하기 위해 설정된 MDPS(Motor Drive Power Steering System)의 데드존 구간에서도 LKAS(Lane Keeping Assistance System)의 요구 토크를 정확히 반영함으로써 LKAS 요구 성능을 확보하고, 이를 통해 차량의 차선 이탈을 방지할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 차량의 조향 제어 장치의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 조향 제어 장치의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보상된 부스트 커브 곡선을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 조향 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

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.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 조향 제어 장치의 구성을 설명하기 위한 블럭도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보상된 부스트 커브 곡선을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 조향 제어 장치는 신호 처리 로직부(2), 조향 로직부(3), 부스트 커브 데드존 보상 로직부(4), 모터 토크 제어부(5)를 포함한다.

신호 처리 로직부(2)는 LKAS(Lane Keeping Assistance System)(1)로부터 인가된 요청 토크를 신호 처리한다.

LKAS(1)는 센서를 통해 차선을 검출하고 검출된 차선의 위치 정보를 토크 값으로 변화시켜 차량의 차선이탈을 막는 시스템으로, 차량의 차선 이탈시 요청 토크를 신호 처리 로직부(2)로 인가한다.

이렇게 인가된 요청 토크는 신호 처리 로직부(2)를 통해 제1연산부(21)로 출력된다.

제1연산부(21)는 운전자 요구 토크와 신호 처리 로직부(2)로부터 입력된 요청 토크를 가산하여 연산된 입력 토크를 조향 로직부(3)로 출력한다.

운전자 요구 토크는 운전자가 차량 조향시 토크센서(미도시)로부터 검출된 토크 값이다.

이렇게 제1연산부(21)는 운전자의 조향에 의해 토크센서로부터 검출된 운전자 요구 토크와 차량의 차선 이탈시 LKAS(1)로부터 인가된 요청 토크를 가산하여 입력 토크를 출력한다.

조향 로직부(3)는 제1연산부(21)로부터 입력 토크가 입력되면 데드존 영역이 보상된 부스터 커브를 적용하여 모터 토크를 출력한다.

이러한 조향 로직부(3)는 입력 토크를 모터 토크로 출력하기 위한 부스터 커브(32)와, 부스터 커브(32)의 데드존 영역을 보상하기 위한 제2연산부(31)를 포함한다.

데드존 영역 보상은 부스트 커브 데드존 보상 로직부(4)로부터 출력되는 보상 출력을 현재의 부스터 커브의 출력에 더해 보상한다.

부스트 커브 데드존 보상 로직부(4)는 조향 로직부(3)의 부스트 커브의 데드존 영역을 보상하기 위한 것으로, LKAS(1)가 정상 동작 상태일 때 인에이블되고, 인에이블시 조향 로직부(3)의 제2연산부(31)로 보상 출력을 출력한다.

도 3을 참고하면, 일정한 목표 기울기를 설정한 후 목표 기울기에서 현재 부스트 커브 출력 토크 값을 뺀 후 그 차이값을 현재 부스트 커브 출력값에 더해주는 방식으로 부스트 커브의 데드존을 보상한다.

목표 기울기는 튜닝으로 인해 결정된다. 튜닝하는 방식은 MDPS 단품 상태에서 LKAS 요구 토크를 MDPS로 인가시 조향각 휠 반응 속도 및 반응토크를 보고 판단한다.

예를 들면, LKAS 토크 인가시 조향각 초기 반응하는 시간 500msec 이내 반응하게 하고, 초기 반응 토크는 0.8Nm이하 동작하게 한다.

즉, LKAS 동작 시 직진성 확보를 위해 0으로 출력되는 부스트 커브의 데드존 영역을 보상해서 저 토크 영역에서도 LKAS(1)의 요청 토크가 정상적으로 반영될 수 있도록 한다.

모터 토크 제어부(5)는 모터 토크를 모터(미도시)에 인가하여 조향을 제어하기 위한 것으로, 조향 로직부(3)로부터 모터 토크 지령을 받고, 지령된 모터 토크로 모터(미도시)를 구동시켜 조향을 제어하여 차량의 차선 이탈을 방지한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 조향 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 4를 참고하면, 차량이 차선을 이탈하면 LKAS(Lane Keeping Assistance System)(1)로부터 요청 토크를 인가받는다(S1).

이어서, LKAS(1)의 요구 토크가 인가되면 LKAS(1)의 동작 상태를 판단한다(S2 ~ S4).

LKAS(1)의 동작 상태 판단은 CAN 통신의 적절성, LKAS(1) 토크 적절성, 및 LKAS 환경 적절성 여부를 판단하는 LKAS의 진단 로직을 통해 LKAS(1)의 동작 상태를 판단하고, 모든 조건이 정상으로 판단될 때 LKAS(1)의 동작 상태를 정상으로 판단한다.

LKAS의 동작 상태가 정상으로 판단되면 LKAS(1)의 요청 토크와 운전자 요구 토크를 가산하여 입력 토크를 연산한다(S5).

이어서, 다시 한번 LKAS(1)의 동작 상태를 판단한다(S6).

LKAS의 동작 상태가 정상으로 판단되면 부스터 커브의 출력 보상을 진행한다(S7).

보상 출력은 아래와 같이 결정한다.

보상 출력 = 목표 출력 - 현재 부스트 커브 출력

결정된 보상 출력 값을 현재 출력되고 있는 부스트 커브 출력 값에 더한다.

모터 토크 = 현재 부스트 커브 출력 + 보상 출력

즉, 보상 출력 값을 현재 부스트 커브 출력에 추가로 가산해 줌으로써 MDPS의 데드존 구간에서도 선형적인 토크 값을 얻을 수 있어 차선 이탈시 적절한 모터 토크를 인가해 차량의 차선 이탈을 방지할 수 있다.

한편, LKAS(1)의 동작 상태가 비정상으로 판단되면 보상전 부스터 커브를 적용하여 모터 토크를 출력한다(S8).

이어서, 출력된 모터 토크를 모터에 인가하여 조향을 제어한다(S9).

정리하면, LKAS(1) 동작 시 직진성 확보를 위해 0으로 출력되는 부스트 커브의 데드존 영역을 보상해서 저 토크 영역에서도 LKAS(1)의 요청 토크가 정상적으로 반영될 수 있도록 한다.

이와 같이 본 발명은 차량의 직진성을 확보하기 위해 설정된 MDPS(Motor Drive Power Steering System)의 데드존 구간에서도 LKAS(Lane Keeping Assistance System)의 요구 토크를 정확히 반영함으로써 LKAS 요구 성능을 확보하고, 이를 통해 차량의 차선 이탈을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

1 : LKAS 2 : 신호 처리 로직부
3 : 조향 로직부 4 : 부스트 커브 데드존 보상 로직부
5 : 모터 토크 제어부 21 : 제1연산부
31 : 제2연산부 32 : 부스트 커브

Claims (6)

1. LKAS(Lane Keeping Assistance System)의 요청 토크를 신호 처리하는 신호 처리 로직부;
   상기 신호 처리 로직부로부터 신호 처리된 요청 토크와 운전자의 요구 토크가 가산된 입력 토크가 입력되면 부스트 커브의 데드존 영역을 보상하여 모터 토크를 출력하는 조향 로직부; 및
   상기 조향 로직부의 부스트 커브의 데드존 영역을 보상하기 위한 보상출력을 출력하는 부스트 커브 데드존 보상 로직부;를 포함하되,
   상기 부스트 커브 데드존 보상 로직부는,
   목표출력값을 미리 설정하고, 상기 설정한 목표출력값과 현재 부스트 커브 출력값의 차이값을 보상출력값으로 산출하여 상기 조향로직부에 출력하고, 상기 LKAS의 동작 상태가 정상 동작 상태일 때 인에이블되며,
   상기 조향로직부는,
   상기 부스트 커브 데드존 보상 로직부로부터 입력받은 보상출력값을 현재 부스트 커브 출력값에 더해 모터토크값을 산출하고, 상기 부스트 커브 데드존 보상 로직부를 통해 출력되는 보상출력을 상기 부스트 커브의 출력에 가산하여 상기 부스트 커브의 데드존 영역을 보상하는 것을 특징으로 하는 차량의 조향 제어 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. MDPS(Motor Drive Power Steering System)는 LKAS(Lane Keeping Assistance System)로부터 요청 토크를 인가받는 단계;
   상기 LKAS의 요청 토크가 인가되면 상기 LKAS의 동작 상태를 판단하는 단계;
   상기 LKAS의 동작 상태가 정상으로 판단되면 상기 LKAS의 요청 토크와 운전자 요구 토크를 가산하여 입력 토크를 연산하는 단계;
   상기 입력 토크 연산 후 LKAS의 동작 상태를 판단하는 단계;
   상기 LKAS의 동작 상태가 정상으로 판단되면 부스트 커브의 데드존 영역을 보상하는 단계; 및
   상기 입력 토크를 데드존 영역이 보상된 부스트 커브를 적용하여 모터 토크로 출력하는 단계;를 포함하되,
   상기 부스트 커브의 데드존 영역을 보상하는 단계에서,
   부스트 커브 데드존 보상 로직부는, 목표출력값을 미리 설정하고, 상기 설정한 목표출력값과 현재 부스트 커브 출력값의 차이값을 보상출력값으로 산출하여 조향로직부에 출력하고,
   상기 조향로직부는, 상기 부스트 커브 데드존 보상 로직부로부터 입력받은 보상출력값을 현재 부스트 커브 출력값에 더해 모터토크값을 산출하며,
   상기 LKAS의 동작 상태 판단은
   LKAS의 CAN 통신, LKAS의 토크, 및 LKAS의 환경 적절성을 판단하는 LKAS의 진단 로직을 통해 모든 조건이 정상일 때 상기 LKAS의 동작 상태를 정상으로 판단하고, 상기 LKAS의 동작 상태가 비정상으로 판단되면 보상전 부스터 커브를 적용하여 모터 토크를 출력하는 것을 특징으로 하는 차량의 조향 제어 방법.
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