KR102005900B1

KR102005900B1 - 차량의 전방 및 측방 충돌 가능성을 기초로 어시스트 토크를 조정하는 전동식 조향 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102005900B1
Application number: KR1020170162745A
Authority: KR
Inventors: 김의윤
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2019-08-01
Also published as: US11767009B2; DE102018129524B4; DE102018129524A1; KR20190063739A; US20190161079A1

Abstract

본 발명은 전동식 조향 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 일 실시예는 차량과 전방 물체 또는 측방 물체와의 충돌 가능성 여부를 기초로 어시스트 조정 조건을 만족하는지 판단하는 어시스트 조정 조건 판단부, 상기 어시스트 조정 조건 판단부에서 어시스트 조정 조건을 만족한다고 판단된 경우에, 상기 차량과 상기 측방 물체와의 충돌이 발생할 수 있는 임계 충돌 조향각을 판단하는 임계 충돌 조향각 판단부 및 상기 임계 충돌 조향각을 기초로 어시스트를 조정하는 것을 특징으로 하는 어시스트 조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전동식 조향 장치를 제공한다.

Description

차량의 전방 및 측방 충돌 가능성을 기초로 어시스트 토크를 조정하는 전동식 조향 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS OF ELECTRIC POWER STEERING ADJUSTING ASSIST TORQUE BY CHANCE OF HEAD-ON COLLISION AND SIDE COLLISION}

본 발명은 전동식 조향 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 상세하게는 차량의 조향 변경으로 인해 차량의 측방 물체와 충돌이 발생할 가능성이 있는 경우, 충돌이 발생할 수 있는 방향으로 조향을 변경할 경우에 전동식 조향 장치(EPS, Electric Power Steering)의 어시스트를 감소시켜 상대적으로 조타를 무겁게 하여 충돌 발생시까지의 시간을 지연시키기 위한 전동식 조향 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 차량들은 점점 더 전자적인 기능들이 증가하고 있으며, 이에 따라, 차량에는 다양한 전자장치들이 설치되어 사용되고 있다.

차량 내에 설치되는 전자장치로는, 엔진제어용 전자장치, 동력전달장치 제어용 전자장치, 브레이크 장치 제어용 전자장치, 현가장치 제어용 전자장치, 조향장치 제어용 전자장치, 계기장치 제어용 전자장치, 정보통신 제어용 전자장치, 전원/와이어 하니스 전자장치 등을 들 수 있다.

이러한 전자장치들을 제어하기 위해, 일반적으로 차량에는 각종 입력센서에서 검출되는 전기적 신호를 입력받아 출력측의 각종 액츄에이터를 구동하기 위한 디지털 제어신호를 출력하는 차량용 전자제어장치(Electronic Control Unit; 이하, 'ECU'라 칭함)가 구비되어 있다.

이와 같은 ECU를 이용하여 차량의 속도에 따라 스티어링 휠의 조작력을 가감하는 전동식 조향 장치(EPS, Electric Power Steering)는, 모터의 구동에 의해 운전자의 스티어링 휠 조작을 보조하기 위한 어시스트 토크량(이하, 어시스트라 칭한다)을 조절한다. 핸들 또는 조향축에 설치된 조향각 센서라는 회전 각도 센서의 정보와 속도 등의 정보를 바탕으로 ECU에서 최적의 힘을 계산해서 모터에 지시를 내리게 된다.

그러나 전동식 조향 장치에서 조향을 어시스트하는 것이 문제가 될 수 있는 상황이 있을 수 있다. 예를 들어 차량의 측방에 장애물이나 다른 차량이 존재한다면, 운전자가 차량의 측방 물체와 충돌할 가능성이 있는 방향으로 조향을 변경하였을 때 조향을 어시스트하는 것이 오히려 측방의 물체와의 충돌 가능성을 높게 하는 문제가 있다.

예를 들어 운전자가 주행 도중에 정신을 잃어서 차량의 조향을 급격하게 틀려고 하는 경우에, 조향 변경을 어시스트하면 차량이 운전자의 의도와 무관하게 급격히 회전할 수 있다. 또한, 운전자가 고의적으로 측방의 장애물과 충돌을 일으키려고 할 때는 조향 변경을 어시스트하는 것이 오히려 충돌을 보조하게 되는 문제가 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 차량이 전방 물체 또는 측방 물체와의 충돌 가능성을 기초로 어시스트 조정 조건을 만족하는지를 판단하고, 어시스트 조정 조건을 만족할 경우에 차량의 측방 물체와의 충돌이 발생할 수 있는 임계 충돌 조향각을 판단하고, 임계 충돌 조향각을 기초로 어시스트를 조정하도록 지원하는 전동식 조향 장치 및 방법을 제공한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는 차량과 전방 물체 또는 측방 물체와의 충돌 가능성 여부를 기초로 어시스트 조정 조건을 만족하는지 판단하는 어시스트 조정 조건 판단부, 상기 어시스트 조정 조건 판단부에서 어시스트 조정 조건을 만족한다고 판단된 경우에, 상기 차량과 상기 측방 물체와의 충돌이 발생할 수 있는 임계 충돌 조향각을 판단하는 임계 충돌 조향각 판단부 및 상기 임계 충돌 조향각을 기초로 어시스트를 조정하는 것을 특징으로 하는 어시스트 조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전동식 조향 장치를 제공한다.

또한 다른 실시예는 차량의 전동식 조향 장치에서 차량의 전방 물체 또는 측방 물체와의 충돌 가능성 여부를 기초로 어시스트를 조정하는 방법에 있어서, 상기 차량과 상기 전방 물체 또는 측방 물체와의 충돌 가능성 여부를 기초로 어시스트 조정 조건을 만족하는지 판단하는 어시스트 조정 조건 판단 단계, 상기 어시스트 조정 조건 판단 단계에서 어시스트 조정 조건을 만족한다고 판단된 경우에, 상기 차량과 상기 측방 물체와의 충돌이 발생할 수 있는 임계 충돌 조향각을 판단하는 임계 충돌 조향각 판단 단계 및 상기 임계 충돌 조향각값을 기초로 상기 차량의 전동식 조향 제어 장치에서 차량의 조향각에 따른 어시스트값을 조정하는 것을 특징으로 하는 어시스트 조정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.

본 발명은, 차량의 조향 변경시에 차량의 측방에 존재하는 물체와의 충돌을 회피하거나 충돌시 발생하는 충격을 최소화하는 효과를 제공한다. 상세하게는, 차량이 측방 물체와 빠르게 충돌하는 것을 막아 충돌 발생시까지 걸리는 시간을 지연시켜서, 지연되는 시간 동안 운전자가 직접 충돌에 대처하거나 혹은 AEB(Automatic Emergency Braking) 시스템이 동작하여 차량을 정지하게 할 수 있다.

도 1는 기존 차량의 충돌 방지 동작이 수행되는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 구성 요소를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 조향각에 따른 측방 물체와의 충돌 발생 가능성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량과 측방 물체의 충돌 가능성에 따른 조향각-어시스트 그래프의 변화를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량이 전방 물체 또는 측방 물체와의 충돌 가능성 여부를 기초로 전동식 조향 장치의 어시스트를 조정하는 과정을 나타낸 흐름도이다.

이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1는 기존 차량의 충돌 방지 동작이 수행되는 과정을 나타낸 흐름도이다.

먼저, 기존의 차량은 전방 물체와 충돌할 위험이 존재하는지를 판단한다(S110).

만약, 차량이 전방 물체와 충돌할 위험성이 존재한다고 판단되면(S110-Y), 차량은 긴급 제동이 필요한지 여부를 판단한다(S120). 차량은 긴급 제동으로 전방 물체와의 충돌을 회피하거나 충돌시 충격량을 감소할 수 있다고 판단한 경우에 긴급 제동 작업을 수행할 수 있다.

만약, 차량이 긴급 제동이 필요하다고 판단한 경우(S120-Y), 차량은 AEB(Automatic Emergency Braking) 시스템을 이용하여 긴급 제동을 수행할 수 있다(S130).

이와 같이, 기존의 차량은 전방 충돌의 위험성이 있는 경우 차량의 제동을 조정하는 기능은 수행하나, 측방향 제어를 통해 차량의 측방 물체와의 충돌을 회피하는 기능은 수행하지 않았다. 기존 차량의 측방향 제어에 사용되는 VSM(Vehicle Stability Management), LKAS(Lane Keeping Assist System) 등의 시스템은 차량의 주행시 운전자의 차량 주행을 보조하기 위한 개념으로 사용될 뿐, 측방 물체와의 충돌 예방과 관련한 기능을 수행하지는 않았다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 구성 요소를 도시한 구성도이다.

도 2를 참조하면, 전동식 조향 장치는 어시스트 조정 조건 판단부(210), 임계 충돌 조향각 판단부(220), 어시스트 조정부(230)를 포함할 수 있다.

어시스트 조정 조건 판단부(210)는 차량과 차량의 전방 물체 또는 측방 물체와의 충돌 가능성 여부에 기반하여 어시스트 조정 조건을 만족하는지 판단할 수 있다.

이 때, 상술한 전방 물체 및 측방 물체의 예로서 가드레일이나 타 차량, 보행자 등이 될 수 있다. 또한, 측방 물체는 차량의 전방 또는 후방에서 측방으로 이동하는 물체를 포함하는 개념이다.

일 예로, 어시스트 조정 조건 판단부(210)는 차량이 전방 물체와의 충돌 가능성이 없다고 판단되고, 차량이 측방 물체와의 충돌 가능성이 있다고 판단되면 어시스트 조정 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.

우선, 어시스트 조정 조건을 만족하기 위해서는 차량의 전방 안전이 확보된 경우, 즉 차량과 전방 물체와의 충돌 가능성이 없는 상황이라고 판단되어야 한다. 만약 차량과 전방 물체와 충돌할 가능성이 있다면 차량의 운전자가 전방 물체와의 충돌을 회피하기 위해서 좌측 또는 우측으로 이동을 시도하게 된다. 이 경우 운전자가 자신의 의도로 전방 물체와의 충돌보다는 측방 물체와의 충돌을 선택한 것으로 간주할 수 있기 때문에 어시스트를 조정할 필요가 없다.

또한 어시스트 조정 조건을 만족하기 위해서는 차량의 측방 물체와의 충돌 가능성이 있다고 판단되는 경우, 즉 차량의 조향을 변경하여 차량이 좌측 또는 우측으로 이동할 경우 측방의 물체와 충돌이 발생할 가능성이 있는 경우여야 한다. 만약 조향을 변경해도 차량과 측방 물체와의 충돌이 발생하지 않는다면 굳이 충돌을 회피하기 위해서 조향을 제한해야 할 필요가 없기 때문이다.

예를 들면, 차량의 좌측 또는 우측에 장애물(ex. 타 차량, 가드레일, 둔턱)이 존재하는 경우, 차량의 좌측 또는 우측 차선에서 차량과 마주 보고 주행하는 타 차량이 존재하는 경우, 차량의 측후방에서 차량보다 빠른 속도로 주행하는 타 차량이 있는 경우에 차량이 측방 물체와의 충돌 가능성이 있다고 판단될 수 있다.

그러나 이러한 상황이라고 어시스트 조정 조건 판단부(210)가 모든 경우에 어시스트 조정 조건을 만족한다고 판단하는 것은 아니다. 다른 예로, 어시스트 조정 조건 판단부(210)는 차량이 아래의 경우 중 하나 이상의 경우에 해당되는 경우에는 차량이 전방 물체와의 충돌 가능성이 없고, 측방 물체와의 충돌 가능성이 있는 경우에도 어시스트 조정 조건을 만족하지 않는 것으로 판단하여 운전자가 자신의 의도대로 조향을 변경할 수 있도록 한다.

1) 전방 물체와의 충돌을 회피할 수 없다고 판단된 경우

만약 차량이 전방 물체와의 충돌을 회피할 수 없다고 판단된 경우에는, 운전자가 조향을 변경하여 측방 물체와 충돌이 발생하는 경우에도 운전자가 전방 물체와의 충돌보다는 측방 물체와의 충돌을 선택한 것으로 간주할 수 있기 때문이다.

2) 정차 상황인 경우

만약 차량이 주행 중이 아니고 정차 상황인 경우에는 차량의 조향을 변경하더라도 충돌 가능성 및 충돌시 발생하는 충격에 변화가 없기 때문이다.

3) 미리 설정된 일정 시간 이상 타이어 슬립이 발생한 경우

만약 미리 설정된 일정 시간 이상 타이어 슬립이 발생한 경우에는 이로 인해 다른 충돌이 발생할 수 있기 때문에 차량의 조향을 변경하여 슬립 상황에서 벗어날 수 있도록 해야 할 필요성이 있다. 예를 들어 비나 눈 때문에 미끄러운 노면을 주행하는 차량에서 슬립이 발생하면 차량이 운전자의 조향 의도와는 다른 방향으로 주행하여 외부 물체와의 충돌을 유발할 수 있다.

4) 주변 환경 인식 장치에 고장이 발생한 경우

차량은 차량의 주변 환경을 인식하기 위한 다양한 형태의 주변 환경 인식 장치를 구비할 수 있다. 예를 들어 차량의 전방 또는 측방에 존재하는 물체를 감지하기 위한 레이더, 초음파를 발사한 후 반사된 초음파를 이용해 외부의 물체를 감지하는 초음파 센서, 주변 환경을 분석하기 위한 영상 정보를 촬영하는 카메라, 현재 기상 상황(ex. 비/눈)을 파악하기 위한 우적 감지 센서가 있을 수 있다.

이러한 주변 환경 인식 장치가 고장 상태로 판단되면, 차량은 전방 또는 측방에 존재하는 물체의 존재를 정확히 인지할 수 없으므로, 전방 또는 측방 물체와의 충돌 가능성도 정확히 파악할 수 없다. 따라서, 차량의 조향 변경시 어시스트를 어느 정도로 조정할 지 또한 결정할 수 없다.

5) 센서에 고장이 발생한 경우

예를 들어 조향각 센서 또는 토크 센서에 고장이 발생한 경우가 이에 해당된다. 이 경우 차량에 탑재된 센서에 고장이 발생한 경우 역시 전방 또는 측방 물체와의 충돌 가능성을 정확히 인지할 수 없고, 차량의 조향각 또한 정확하게 계산할 수 없다.

6) 차량의 주행을 지속할 수 없는 장애가 발생한 경우

예를 들어 타이어의 공기압이 임계 공기압 이하가 된 경우, 엔진에 이상이 발생한 경우, EPS에 이상이 발생하여 조향 어시스트 자체가 불가능한 경우 경우, 차속 센서에 이상이 발생하여 현재 차속을 정확히 알 수 없는 경우 경우가 차량이 주행을 지속할 수 없을 정도로 중요한 장애가 발생한 경우로 볼 수 있다. 이와 같이 차량이 주행을 지속할 수 없을 정도로 중요한 장애가 발생한 경우에는 차량을 신속하게 안전 지대로 이동시켜야 할 필요가 있다. 따라서, 어시스트를 조정하여 차량이 측방으로 이동하는 것을 제한해서는 안 된다.

임계 충돌 조향각 판단부(220)는 어시스트 조정 조건 판단부(210)에서 어시스트 조정 조건을 만족한다고 판단된 경우에, 차량과 차량의 측방 물체와의 충돌이 발생할 수 있는 임계 충돌 조향각을 판단할 수 있다.

이 때, 차량의 조향을 제어할 때 크게 좌측 및 우측의 두 방향으로 조향이 가능하므로 조향각을 비교할 때는 단순히 각도의 수치로 비교해서는 안 되고, 조향각의 방향(좌측 또는 우측)과 조향각의 절대값(단위는 도)을 동시에 비교해야 할 필요가 있다.

만약 차량의 조향각이 상술한 임계 충돌 조향각과 방향이 일치하고, 차량의 조향각의 절대값이 임계 충돌 조향각의 절대값보다 크다면, 차량이 현재 조향각을 유지하면서 주행을 계속할 경우에 측방 물체와 충돌하게 된다.

그러나, 차량의 조향각의 방향이 상술한 임계 충돌 조향각의 방향과 반대이거나 차량의 조향각의 절대값이 임계 충돌 조향각의 절대값보다 작다면 차량이 현재 조향각을 유지하면서 주행을 계속하더라도 측방 물체와의 충돌은 발생하지 않는다. 이하, 도 3에서 상기 내용에 대해 자세히 설명한다.

어시스트 조정부(230)는 임계 충돌 조향각 판단부(220)에서 판단된 임계 충돌 조향각을 기초로 어시스트를 조정할 수 있다.

일 예로, 어시스트 조정부(230)는 상술한 바와 같이 차량의 조향각의 방향과 임계 충돌 조향각의 방향이 일치하고 차량의 조향각의 절대값이 임계 충돌 조향각의 절대값 이상이라면, 현재 차량의 조향각을 유지하면서 계속 주행한다면 측방 물체와의 충돌이 발생할 수 있기 때문에 어시스트를 제한할 수 있다.

이 경우 운전자가 스티어링 휠을 보조하는 어시스트를 받지 못하기 때문에 조향이 무거워져서 운전자가 현재 차량의 조향각을 계속 유지할 수 없으므로, 차량의 조향각의 절대값이 임계 충돌 조향각의 절대값 미만으로 내려가게 된다. 따라서 차량은 측방 물체와의 충돌을 피할 수 있게 된다.

다른 예로, 어시스트 조정부(230)는 차량의 조향각의 방향과 임계 충돌 조향각의 방향이 일치하고, 차량의 조향각의 절대값이 임계 충돌 조향각의 절대값 미만일 경우에는 어시스트의 크기를 점차 감소시키는 방향으로 조정할 수 있다. 이 경우는 차량이 측방 물체와 충돌이 예상되지는 않지만, 만약 운전자가 현재 조향각 방향과 동일한 방향으로 차량의 조향을 더 틀게 된다면 측방 물체와 충돌할 가능성이 있다. 따라서, 이러한 상황을 사전에 예방하기 위해 측방 물체와 충돌할 가능성이 없는 경우에 비하여 어시스트의 크기를 감소시킬 필요가 있다. 이를 통해 운전자가 차량의 조향을 더 틀려고 하는 경우에 점점 조향이 무겁게 느껴지도록 하여 측방 물체와의 충돌을 피할 수 있게 한다.

어시스트 크기를 감소시키는 방법의 일 예로, 어시스트 조정부(230)는 기본 조향각-어시스트 그래프와 차량의 조향각에 따라 결정되는 어시스트 마스크값을 기초로 하여 어시스트의 크기를 결정할 수 있다.

어시스트 조정 조건을 만족하지 않은 일반적인 주행 상황에서 차량의 조향각에 따른 어시스트의 값은 미리 설정된 기본 조향각-어시스트 그래프에 의해 결정될 수 있다. 기본 조향각-어시스트 그래프를 이용하여 도출된 어시스트 값에서 0에서 1 사이의 어시스트 마스크값을 곱하게 되면 어시스트 크기를 감소시킬 수 있다.

이 때, 상술한 어시스트 마스크값은 차량의 조향각에 따라 결정되며 미리 설정된 룩업 테이블 또는 그래프에 의해서 결정될 수 있다.

이하, 도 4에서 어시스트 마스크값을 적용하는 과정에 대해서 자세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 조향각에 따른 측방 물체와의 충돌 발생 가능성을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 차량(310)의 좌측에 가드레일(320)이 존재하고 있다. 만약 차량(310)의 운전자가 차량의 조향을 좌측으로 틀게 되면 차량이 좌측으로 회전하면서 가드레일(320)과 충돌이 발생할 수 있다.

이 때, 차량(310)이 점선보다 더 좌측으로 틀어져 회전하게 되면 차량은 충돌 발생 가능 영역에 위치하여 가드레일(320)과 충돌을 일으킬 수 있다. 그러나 차량(310)이 점선보다 우측으로 틀어져 회전하게 되면 차량은 안전 영역에 위치하여 가드레일(320)과의 충돌을 회피할 수 있다. 이 경우 차량(310)을 점선으로 표시된 경로를 따라 이동하도록 하는 차량의 조향각이 임계 충돌 조향각이 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량과 측방 물체의 충돌 가능성에 따른 조향각-어시스트 그래프의 변화를 도시한 도면이다.

도 4의 (a)는 기본 조향각-어시스트 그래프를 나타낸다.

상술한 바와 같이 기본 조향각-어시스트 그래프는 어시스트 조정 조건을 만족하지 않은 일반적인 주행 상황에서 차량의 조향각에 따른 어시스트의 값을 결정하기 위한 그래프이다.

이 그래프에서 x축은 조향각을 의미하며 원점을 기준으로 (-)는 좌측 방향, (+)는 우측 방향을 의미한다. 그리고 y축은 어시스트의 값을 의미하며 (+)는 좌측 방향으로의 어시스트값을, (-)는 우측 방향으로의 어시스트값을 의미하게 된다.

일반적인 차량의 조향 과정에서는 차량의 조향각을 원점 상태로 유지하기 위해서 차량의 조향각이 원점에 가까워질수록 어시스트값이 감소하여 스티어링 휠을 무겁게 하고, 차량의 조향각이 커질수록 어시스트값을 증가시켜 스티어링 휠을 가볍게 한다. 따라서, 기본 조향각-어시스트 그래프는 원점에 접근할수록 어시스트의 절대값이 감소하는 곡선 형태가 된다.

그리고 차량의 조향은 좌측으로 조향하는 경우 및 우측으로 조향하는 경우가 있으므로 그래프에서 곡선의 개수는 2개가 존재할 수 있다. 차량을 좌측으로 조향시는 어시스트는 좌측으로 발생하므로 (+)쪽, 즉 그래프의 상부에 있는 곡선에 의해 어시스트 값이 결정되고 차량을 우측으로 조향시는 어시스트는 우측으로 발생하므로 (-)쪽, 즉 그래프의 하부에 있는 곡선에 의해 어시스트 값이 조정된다.

도 4의 (b)는 차량이 좌측으로 조향시에 측방 물체와의 충돌 가능성 여부에 따라 결정되는 어시스트 마스크 그래프를 나타낸다.

어시스트 마스크 그래프는 도 2에서 상술한 바와 같이 기본 조향각-어시스트 그래프로부터 도출된 어시스트값에 곱하게 될 어시스트 마스크의 값을 결정하기 위한 그래프이다.

이 그래프에서 x축은 조향각을 의미하며 원점을 기준으로 (-)는 좌측 방향, (+)는 우측 방향을 의미한다. 그리고 y축은 어시스트 마스크의 값을 의미하며 (+)는 좌측 방향으로의 어시스트 마스크값을, (-)는 우측 방향으로의 어시스트 마스크값을 의미하게 된다. 이 때, 어시스트 마스크의 절대값은 0에서 1사이가 될 수 있다. 만약 어시스트 마스크의 절대값이 0이 되면 어시스트가 제한되는 경우, 즉 운전자가 조향축에 부착된 모터의 도움 없이 조향을 제어하게 되는 상황을 의미하고, 1이 되면 기본 조향각-어시스트 그래프에서 도출된 어시스트값을 기초로 조향을 어시스트하는 것을 의미한다.

어시스트 마스크 그래프의 경우에도 차량의 조향은 좌측으로 조향하는 경우 및 우측으로 조향하는 경우가 있으므로 2개의 선이 존재하게 된다. 좌측으로 조향시는 어시스트는 좌측으로 발생하므로 (+)쪽, 즉 그래프의 상부에 있는 선에 의해 어시스트 마스크값이 결정되고, 우측으로 조향시는 어시스트는 우측으로 발생하므로 (-)쪽, 즉 그래프의 하부에 있는 선에 의해 어시스트 마스크값이 결정된다.

도 4의 (b)의 경우 차량의 현재 조향각이 우측 방향인 경우 또는 차량의 현재 조향각이 좌측 방향으로 운전자가 우측으로 조향을 변경하는 경우에는 어시스트 마스크의 값이 1로 유지가 된다. 그러나 차량의 현재 조향각이 좌측 방향이고 운전자가 좌측으로 조향을 변경하는 경우에는 상술한 바와 같이 측방 물체와의 충돌을 방지하기 위하여 어시스트값을 감소시켜 조향을 무겁게 해야 한다.

이 때, 차량의 조향각의 절대값이 상술한 임계 충돌 조향각의 절대값 이상이 되면 어시스트 마스크의 값이 0이 되게 된다. 즉, 어시스트가 제한되는 상황이다.

그리고, 차량의 조향각의 절대값이 상술한 임계 충돌 조향각의 절대값 미만일 때는, 어시스트 마스크의 값은 차량의 조향각의 절대값에 반비례한다. 즉 차량의 조향이 좌측으로 더 틀어질수록 어시스트 마스크의 값이 감소하여 운전자가 조향을 무겁게 느끼도록 한다.

도 4의 (c)는 도 4의 (a)와 (b)를 합성하여 생성한 수정 조향각-어시스트 그래프이다. 도 4의 (a)에서 결정된 차량의 조향각에 대한 어시스트값에다 도 4의 (b)에서 결정된 어시스트 마스크값의 곱에 의해 생성된다.

도 4의 (c)를 보면 수정 조향각-어시스트 그래프의 경우 차량의 임계 충돌 조향각의 방향이 좌측이고 차량이 좌측으로 조향되는 경우에는 기본 조향각-어시스트 그래프에 비해 어시스트값이 감소하지만, 그 외의 경우는 기본 조향각-어시스트 그래프와 동일한 어시스트값을 가지는 것을 확인할 수 있다.

도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량이 전방 물체 또는 측방 물체와의 충돌 가능성 여부를 기초로 전동식 조향 장치의 어시스트를 조정하는 과정을 나타낸 흐름도이다.

이하, 도 2에서 설명한 전동식 조향 장치에 의해 상기 과정이 수행되는 것을 예시로 설명한다.

차량의 전동식 조향 장치의 어시스트 조정 조건 판단부(210)에서는 전방 물체 또는 측방 물체와의 충돌 가능성 여부에 기반하여 어시스트 조정 조건을 만족하는지를 판단한다(S510).

이 때, 어시스트 조정 조건 판단부(210)는 도 2에서 상술한 바와 같이 차량이 상기 전방 물체와의 충돌 가능성이 없다고 판단되고, 차량이 상기 측방 물체와의 충돌 가능성이 있다고 판단되면 어시스트 조정 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.

그러나 어시스트 조정 조건 판단부(210)는 도 2에서 상술한 바와 같이 차량이 상기 전방 물체와의 충돌을 회피할 수 없다고 판단된 경우, 차량이 정차 상황인 경우, 차량이 미리 설정된 일정 시간 이상 슬립이 발생한 경우, 차량에 탑재된 주변 환경 인식 장치에 고장이 발생한 경우, 차량에 탑재된 센서에 고장이 발생한 경우, 차량의 주행을 지속할 수 없는 장애가 발생한 경우 중 하나 이상의 경우가 발생하면 어시스트 조정 조건을 만족하지 않는 것으로 판단할 수 있다.

만약 S510 단계에서 어시스트 조정 조건이 만족된 것으로 판단되면(S510-Y), 차량의 전동식 조향 장치의 임계 충돌 조향각 판단부(220)에서 차량과 측방 물체와의 충돌이 발생할 수 있는 조향각인 임계 충돌 조향각을 판단한다(S520).

S520 단계에서 판단된 임계 충돌 조향각의 값을 기초로 하여 차량의 전동식 조향 장치의 어시스트 조정부(230)에서는 어시스트를 조정할 수 있다.

우선 어시스트 조정부(230)는 차량의 조향각과 임계 충돌 조향각의 방향이 일치하는지 판단한다(S530). 만약 방향이 일치한다면(S530-Y), 어시스트 조정부(230)에서는 차량의 조향각의 절대값과 임계 충돌 조향각의 절대값을 비교한다(S540).

만약 차량의 조향각의 절대값이 임계 충돌 조향각의 절대값 이상이면(S540-Y), 어시스트 조정부(230)는 어시스트를 제한할 수 있다(S550). 이 경우 운전자는 전동식 조향 장치로부터 어시스트를 받지 못하므로 순수한 운전자의 힘만으로 차량의 조향을 조정해야 한다. 따라서, 운전자가 측방 물체와 충돌이 발생할 가능성이 있도록 차량의 조향을 유지하기 힘들어지므로 측방 물체와의 충돌 가능성을 감소시킬 수 있다.

반대로 차량의 조향각의 절대값이 임계 충돌 조향각의 절대값 미만이면(S540-N), 어시스트 조정부(230)는 기본 조향각-어시스트 그래프와 상기 차량의 조향각에 따라 결정되는 어시스트 마스크값을 기초로 하여 어시스트를 조정할 수 있다(S560). 차량의 조향각 및 임계 충돌 조향각에 따른 기본 조향각-어시스트 그래프 및 어시스트 마스크값은 도 4의 그래프를 따른다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

차량의 전동식 조향 장치(EPS, Electric Power Steering)에서 차량의 전방 물체 또는 측방 물체와의 충돌 가능성 여부를 기초로 어시스트를 조정하는 방법에 있어서,
상기 차량과 상기 전방 물체 또는 측방 물체와의 충돌 가능성 여부를 기초로 어시스트 조정 조건을 만족하는지 판단하는 어시스트 조정 조건 판단 단계;
상기 어시스트 조정 조건 판단 단계에서 어시스트 조정 조건을 만족한다고 판단된 경우에, 상기 차량과 상기 측방 물체와의 충돌이 발생할 수 있는 임계 충돌 조향각을 판단하는 임계 충돌 조향각 판단 단계; 및
상기 임계 충돌 조향각값을 기초로 상기 차량의 전동식 조향 제어 장치에서차량의 조향각에 따른 어시스트값을 조정하는 것을 특징으로 하는 어시스트 조정 단계;를 포함하고,
상기 어시스트 조정 단계는,
상기 차량의 조향각의 방향과 상기 임계 충돌 조향각의 방향이 일치하고 상기 차량의 조향각의 절대값이 상기 임계 충돌 조향각의 절대값 미만이면, 차량의 전동식 조향 장치가 기본 조향각-어시스트 그래프와 어시스트 마스크값을 기초로 하여 어시스트를 조정하고,
상기 어시스트 마스크값은 상기 차량의 현재 조향각, 상기 차량의 현재 조향각의 방향 및 상기 임계 충돌 조향각을 기초로 상기 차량의 조향각의 절대값에 반비례하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,
상기 어시스트 조정 조건 판단 단계는,
상기 차량이 상기 전방 물체와의 충돌 가능성이 없다고 판단되고, 상기 차량이 상기 측방 물체와의 충돌 가능성이 있다고 판단되면 어시스트 조정 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,
상기 어시스트 조정 조건 판단 단계는,
상기 차량이 상기 전방 물체와의 충돌을 회피할 수 없다고 판단된 경우, 상기 차량이 정차 상황인 경우, 상기 차량이 미리 설정된 일정 시간 이상 타이어 슬립이 발생한 경우, 상기 차량에 탑재된 주변 환경 인식 장치에 고장이 발생한 경우, 상기 차량에 탑재된 센서에 고장이 발생한 경우, 상기 차량의 주행을 지속할 수 없는 장애가 발생한 경우 중 하나 이상의 경우가 발생하면 어시스트 조정 조건을 만족하지 않는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,
상기 어시스트 조정 단계는,
상기 차량의 조향각의 방향과 상기 임계 충돌 조향각의 방향이 일치하고, 상기 차량의 조향각의 절대값이 상기 임계 충돌 조향각의 절대값 이상이면 차량의 조향 제어 장치가 어시스트를 제한하는 것을 특징으로 하는 방법.
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차량과 전방 물체 또는 측방 물체와의 충돌 가능성 여부를 기초로 어시스트 조정 조건을 만족하는지 판단하는 어시스트 조정 조건 판단부;
상기 어시스트 조정 조건 판단부에서 어시스트 조정 조건을 만족한다고 판단된 경우에, 상기 차량과 상기 측방 물체와의 충돌이 발생할 수 있는 임계 충돌 조향각을 판단하는 임계 충돌 조향각 판단부; 및
상기 임계 충돌 조향각을 기초로 어시스트를 조정하는 것을 특징으로 하는 어시스트 조정부;를 포함하고,
상기 어시스트 조정부는,
상기 차량의 조향각의 방향과 상기 임계 충돌 조향각의 방향이 일치하고 상기 차량의 조향각의 절대값이 상기 임계 충돌 조향각의 절대값 미만이면, 기본 조향각-어시스트 그래프와 어시스트 마스크값을 기초로 하여 어시스트를 조정하고,
상기 어시스트 마스크값은 상기 차량의 현재 조향각, 상기 차량의 현재 조향각의 방향 및 상기 임계 충돌 조향각을 기초로 상기 차량의 조향각의 절대값에 반비례하는 것을 특징으로 하는 차량의 전동식 조향 장치.
제 7항에 있어서,
상기 어시스트 조정 조건 판단부는,
상기 차량이 상기 전방 물체와의 충돌 가능성이 없다고 판단되고, 상기 차량이 상기 측방 물체와의 충돌 가능성이 있다고 판단되면 어시스트 조정 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 전동식 조향 장치.
제 7항에 있어서,
상기 어시스트 조정 조건 판단부는,
상기 차량이 상기 차량의 전방에 존재하는 물체와의 충돌을 회피할 수 없다고 판단된 경우, 상기 차량이 정차 상황인 경우, 상기 차량이 미리 설정된 일정 시간 이상 슬립이 발생한 경우, 상기 차량에 탑재된 주변 환경 인식 장치에 고장이 발생한 경우, 상기 차량에 탑재된 센서에 고장이 발생한 경우, 상기 차량의 주행을 지속할 수 없는 장애가 발생한 경우 중 하나 이상의 경우가 발생하면 어시스트 조정 조건을 만족하지 않는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 전동식 조향 장치.
제 7항에 있어서,
상기 어시스트 조정부는,
상기 차량의 조향각의 방향과 상기 임계 충돌 조향각의 방향이 일치하고, 상기 차량의 조향각의 절대값이 상기 임계 충돌 조향각의 절대값 이상이면 어시스트를 제한하는 것을 특징으로 하는 차량의 전동식 조향 장치.
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