KR102213685B1 - 차량의 능동조향장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차속에 대한 AFS(Active Front Steering) 기어비를 이용하여 운전자의 조타각에 대한 기본 피니언 각도를 생성하는 기본 피니언 각도 생성부; 조향각속도에 기 설정된 보정 피니언 각도를 검출하는 보정 피니언 각도 검출부; 및 기본 피니언 각도 생성부와 상기 보정 피니언 각도 추출부로부터 기본 피니언 각도와 보정 피니언 각도를 각각 전달받아 기본 피니언 각도를 보정 피니언 각도로 조절하여 최종 피니언 각도를 출력하는 기본 피니언 각도 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 능동조향장치{ACTIVE FRONT STEERING APPARATUS FOR VEHICLE}
본 발명은 차량의 능동조향장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 AFS 기어비 맵을 이용하여 기본 피니언 각도를 생성하고 운전자의 조타각속도를 바탕으로 기본 피니언 각도를 조절하여 최종 피니언 각도를 생성하는 차량의 능동조향장치에 관한 것이다.
능동조향장치(Active Front Steering: AFS)는 차속의 변화에 따라서 목표 조향각 대비 운전자의 입력 조향각 비율(=조향비)을 변경함으로써, 차량이 저속일 때는 입력 조향각 대비 목표 조향각을 증가시켜 조작 편이성을 확보하고 차량이 고속일 때는 입력 조향각 대비 목표 조향각을 감소시켜 궁극적으로 고속 직진주행 안정성을 확보하는 기능을 수행한다.
그 결과, 능동조향장치는 차량이 저속일 때는 운전자가 스티어링 휠을 조금만 돌려도 조향이 많이 이루어지도록 하여 조향 편이성을 증대시키고, 차량이 고속일 때는 운전자가 스티어링 휠을 다소 많이 돌리더라도 조향이 덜 이루어지도록 한다.
그러나, 고속 주행시 전방의 장애물 등으로 인해 급조향이 이루어질 경우, 능동조향장치는 AFS 기어비가 작아 장애물을 회피할 수 있을 정도의 충분한 조향이 이루어지지 않는 문제점이 있었었다.
이에 종래에는 조향각속도를 반영하여 AFS 기어비를 변경하였으나, 상대적으로 작은 조타각 영역에서는 AFS 목표값의 변화가 거의 없고, 반대로 큰 조타각 영역에는 AFS 목표값이 너무 커서 차량 거동이 불안해지는 문제점이 있었다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0138259호(2010.12.31)에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 AFS 기어비를 이용하여 기본 피니언 각도를 생성하고 운전자의 조타각속도를 바탕으로 기본 피니언 각도를 조절하여 최종 피니언 각도를 생성하는 차량의 능동조향장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고속 긴급 상황에서 급조타시 차량의 응답속도를 향상시키고 고속 안정성을 확보할 수 있도록 하는 차량의 능동조향장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 조타각 영역에 상관없이 일정한 양의 추가 조타 증대만 발생시켜 차량 조타에 대한 선형성을 확보할 수 있도록 한 차량의 능동조향장치을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량의 능동조향장치는 차속에 대한 AFS(Active Front Steering) 기어비 맵을 이용하여 운전자의 조타각에 대한 기본 피니언 각도를 생성하는 기본 피니언 각도 생성부; 조향각속도에 기 설정된 보정 피니언 각도를 검출하는 보정 피니언 각도 검출부; 및 상기 기본 피니언 각도 생성부와 상기 보정 피니언 각도 추출부로부터 상기 기본 피니언 각도와 상기 보정 피니언 각도를 각각 전달받아 상기 기본 피니언 각도를 상기 보정 피니언 각도로 조절하여 최종 피니언 각도를 출력하는 기본 피니언 각도 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 기본 피니언 각도 생성부는 상기 운전자의 조타각을 감지하는 조타각 센서; 상기 차속을 감지하는 차속 센서; 상기 차속 센서에 의해 감지된 상기 차속에 대한 AFS 기어비를 추출하는 AFS 기어비 추출부; 및 상기 조타각 센서에 의해 감지된 상기 조타각과 상기 AFS 기어비 추출부에 의해 추출된 상기 AFS 기어비를 이용하여 상기 기본 피니언 각도를 연산하는 기본 피니언 각도 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 기본 피니언 각도 연산부는 상기 조타각 센서에 의해 감지된 상기 조타각과 상기 AFS 기어비 추출부에 의해 추출된 상기 AFS 기어비의 곱으로 상기 기본 피니언 각도를 연산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 보정 피니언 각도 검출부는 상기 운전자의 조타각을 이용하여 상기 조타각속도를 검출하는 조타각속도 검출부; 실제 피니언 각도별로 기 설정된 피니언 각도 제한비에 따라 상기 실제 피니언 각도에 대응되는 피니언 각도 제한비를 출력하는 피니언 각도 제한부; 상기 차속별로 기 설정된 차속 제한비에 따라 상기 차속에 대응되는 차속 제한비를 출력하는 차속 제한부; 및 상기 조타각속도 검출부와 상기 피니언 각도 제한부 및 상기 차속 제한부 각각으로부터 입력된 상기 조타각속도와 상기 피니언 각도 제한비 및 상기 차속 제한비를 이용하여 상기 보정 피니언 각도를 연산하는 보정 피니언 각도 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 보정 피니언 각도 연산부는 상기 조타각속도와 상기 피니언 각도 제한비 및 상기 차속 제한비의 곱으로 상기 보정 피니언 각도를 연산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 기본 피니언 각도 조절부는 상기 기본 피니언 각도와 상기 보정 피니언 각도의 합으로 상기 최종 피니언 각도를 연산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 AFS 기어비 맵을 이용하여 기본 피니언 각도를 생성하고 운전자의 조타각속도를 바탕으로 기본 피니언 각도를 조절하여 최종 피니언 각도를 생성한다.
본 발명은 고속 긴급 상황에서 급조타시 차량의 응답속도를 향상시키고 고속 안정성을 확보할 수 있도록 한다.
본 발명은 조타각 영역에 상관없이 일정한 양의 추가 조타 증대만 발생시켜 차량 조타에 대한 선형성을 확보할 수 있도록 한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 능동조향장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 기본 피니언 각도 생성부의 블럭 구성도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 보정 피니언 각도 검출부의 블럭 구성도이다.
도 4 는 정상 상황시 조타각도에 대한 피니언 각도를 나타낸 도면이다.
도 5 는 비상 상황시 조타각도에 대한 피니언 각도를 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 능동조향장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 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 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 능동조향장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 기본 피니언 각도 생성부의 블럭 구성도이며, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 보정 피니언 각도 검출부의 블럭 구성도이며, 도 4 는 정상 상황시 조타각도에 대한 피니언 각도를 나타낸 도면이며, 도 5 는 비상 상황시 조타각도에 대한 피니언 각도를 나타낸 도면이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 능동조향장치는 기본 피니언 각도 생성부(10), 보정 피니언 각도 검출부(20) 및 기본 피니언 각도 조절부(30)를 포함한다.
기본 피니언 각도 생성부(10)는 차속에 대한 AFS(Active Front Steering) 기어비 맵을 이용하여 운전자의 조타각에 대한 기본 피니언 각도를 생성한다.
기본 피니언 각도 생성부(10)는 도 2 에 도시된 바와 같이 조타각 센서(11), 차속 센서(12), AFS 기어비 추출부(13) 및 기본 피니언 각도 연산부(14)를 포함한다.
조타각 센서(11)는 운전자의 조타각을 감지한다.
차속 센서(12)는 차량의 차속을 감지한다. 여기서, 차속 센서(12)로는 차륜의 회전속도를 이용하여 차속을 감지하는 것 이외에도, GPS(Global Positioning System) 등 차속을 감지하는 다양한 센서가 모두 포함될 수 있다.
AFS 기어비 추출부(13)는 기 설정된 AFS 기어비 맵으로부터 상기한 차속 센서(12)에 의해 감지된 차속에 대한 AFS 기어비를 추출한다.
기본 피니언 각도 연산부(14)는 조타각 센서(11)에 의해 감지된 조타각과 AFS 기어비 추출부(13)에 의해 추출된 AFS 기어비를 이용하여 기본 피니언 각도를 연산한다. 이 경우, 기본 피니언 각도 연산부(14)는 조타각 센서(11)에 의해 감지된 조타각과 AFS 기어비 추출부(13)에 의해 추출된 AFS 기어비의 곱으로 기본 피니언 각도를 연산한다.
기본 피니언 각도는 상기한 바와 같이 차속에 대해 기 설정된 AFS 기어비 맵을 토대로 생성되는 데, AFS 기어비가 차속에 따라 변경된다. 그 결과, 기본 피니언 각도는 차량이 상대적으로 저속일 때는 증가되어 조작의 편이성을 확보하도록 하고 차량이 상대적으로 고속일 때는 감소되어 고속에서의 직진 주행성을 향상시킨다.
그러나, 고속 주행시 급조향이 이루어지는 경우, 예를 들어 고속 주행 중에 전방에 장애물이 나타나거나 차량 이상에 의해 운전자가 스티어링 휠을 급격하게 조향하는 경우에는, 운전자의 조타각에 비해 차량 조향이 상대적으로 작게 이루어지므로, 긴급 상황에서는 주행에 적합한 조향이 이루어지기 어렵다.
이에, 보정 피니언 각도 검출부(20)는 상기한 긴급 상황에서 충분한 조향이 이루어질 수 있도록 보정 피니언 각도를 생성하여 기본 피니언 각도를 조절할 수 있도록 한다.
보정 피니언 각도 검출부(20)는 조향각속도에 기 설정된 보정 피니언 각도를 검출하고 이 검출된 보정 피니언 각도를 실제 피니언 각도 및 차속을 바탕으로 제한한다.
보정 피니언 각도 검출부(20)는 도 3 에 도시된 바와 같이 조타각속도 검출부(21), 피니언 각도 제한부(22), 차속 제한부(23) 및 보정 피니언 각도 연산부(24)를 포함한다.
조타각속도 검출부(21)는 운전자의 조타각을 이용하여 조타각속도를 검출한다. 참고로, 본 발명의 기술적 범위는 운전자의 조타각을 이용하여 조타각속도를 검출하는 것 이외에도 조타각속도를 직접 검출하는 센서를 이용하는 것도 포함한다.
피니언 각도 제한부(22)는 피니언 각도 측정센서(미도시)에 의해 실제 피니언 각도별로 기 설정된 피니언 각도 제한비에 따라 실제 피니언 각도에 대응되는 피니언 각도 제한비를 검출하여 보정 피니언 각도 연산부(24)에 입력한다.
차속 제한부(23)는 차속별로 기 설정된 차속 제한비에 따라 차속에 대응되는 차속 제한비를 검출하여 보정 피니언 각도 연산부(24)에 입력한다.
여기서, 피니언 각도 제한비율과 차속 제한비율 각각은 실제 피니언 각도 및 차속별로 사전에 설정되거나 실시간으로 연산될 수 있다.
보정 피니언 각도 연산부(24)는 조타각속도 검출부(21)와 피니언 각도 제한부(22) 및 차속 제한부(23) 각각으로부터 입력된 조타각속도와 피니언 각도 제한비 및 차속 제한비를 이용하여 보정 피니언 각도를 연산한다. 보정 피니언 각도 연산부(24)는 조타각속도와 피니언 각도 제한비 및 차속 제한비의 곱으로 보정 피니언 각도를 연산한다.
이와 같이, 보정 피니언 각도를 실제 피니언 각도와 차속에 따라 제한함으로써, 조향각속도가 상대적으로 큰 영역에서 조향이 지나치게 많이 이루어져 차량 거동이 불안해지는 것을 방지할 수 있다.
기본 피니언 각도 조절부(30)는 기본 피니언 각도 생성부(10)와 보정 피니언 각도 검출부(20) 각각으로부터 기본 피니언 각도와 보정 피니언 각도를 전달받고, 기본 피니언 각도를 보정 피니언 각도로 조절하여 최종 피니언 각도를 출력한다. 이 경우, 기본 피니언 각도 조절부(30)는 기본 피니언 각도와 보정 피니언 각도의 합으로 최종 피니언 각도를 연산한다.
이하 도 4 와 도 5 를 참조하여 정상상황과 긴급상황에서의 조타 각도와 피니언 각도를 통해 최종 피니언 각도를 출력하는 과정을 설명한다.
도 4 에 도시된 바와 같이 정상상황인 상태, 즉 조타각속도가 상대적으로 작은 상태에서는 보정 피니언 각도가 반영되지 않으므로, AFS 기어비가 반영된 기본 피니언 각도가 최종 피니언 각도로 나타난다.
그러나, 도 5 에 도시된 바와 같이 긴급상황인 상태, 즉 조타각속도가 상대적으로 큰 상태에서는 보정 피니언 각도로 기본 피니언 각도를 조절하여 최종 피니언 각도(실선 영역)를 출력한다.
따라서, 긴급상황인 상태, 즉 조타각속도가 상대적으로 큰 상태에서는 정상상황에 비해 보정 피니언 각도가 더 반영되어, 고속 주행시 충분한 조향이 이루어지도록 하여 차량의 응답 특성을 향상시킨다.
더욱이, 보정 피니언 각도를 실제 피니언 각도 및 차속을 바탕으로 제한하여 조향이 지나치게 많이 이루어지지 않도록 함으로써, 긴급상황에서의 차량 거동을 안정화시키는 효과를 얻을 수 있다.
이와 같은 본 실시예는 AFS 기어비 맵을 이용하여 기본 피니언 각도를 생성하고 운전자의 조타각속도를 바탕으로 기본 피니언 각도를 조절하여 최종 피니언 각도를 생성한다.
또한 본 실시예는 고속 긴급 상황에서 급조타시 차량의 응답속도를 향상시키고 고속 안정성을 확보할 수 있도록 한다.
게다가, 본 실시예는 조타각 영역에 상관없이 일정한 양의 추가 조타 증대만 발생시켜 차량 조타에 대한 선형성을 확보할 수 있도록 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10: 기본 피니언 각도 생성부
11: 조타각 센서
12: 차속 센서
13: AFS 기어비 추출부
14: 기본 피니언 각도 연산부
20: 보정 피니언 각도 검출부
21: 조타각속도 검출부
22: 피니언 각도 제한부
23: 차속 제한부
24: 보정 피니언 각도 연산부
30: 기본 피니언 각도 조절부

Claims (6)

  1. 차속에 대한 AFS(Active Front Steering) 기어비를 이용하여 운전자의 조타각에 대한 기본 피니언 각도를 생성하는 기본 피니언 각도 생성부;
    조타각속도에 기 설정된 보정 피니언 각도를 검출하는 보정 피니언 각도 검출부; 및
    상기 기본 피니언 각도 생성부와 상기 보정 피니언 각도 추출부로부터 상기 기본 피니언 각도와 상기 보정 피니언 각도를 각각 전달받아 상기 기본 피니언 각도를 상기 보정 피니언 각도로 조절하여 최종 피니언 각도를 출력하는 기본 피니언 각도 조절부를 포함하고,
    상기 보정 피니언 각도 검출부는 상기 조타각속도, 실제 피니언 각도에 대응되는 피니언 각도 제한비 및 차속에 대응되는 차속 제한비를 이용하여 상기 보정 피니언 각도를 검출하는 것을 특징으로 하는 차량의 능동조향장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기본 피니언 각도 생성부는
    상기 운전자의 조타각을 감지하는 조타각 센서;
    상기 차속을 감지하는 차속 센서;
    상기 차속 센서에 의해 감지된 상기 차속에 대한 AFS 기어비를 추출하는 AFS 기어비 추출부; 및
    상기 조타각 센서에 의해 감지된 상기 조타각과 상기 AFS 기어비 추출부에 의해 추출된 상기 AFS 기어비를 이용하여 상기 기본 피니언 각도를 연산하는 기본 피니언 각도 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 능동조향장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 기본 피니언 각도 연산부는 상기 조타각 센서에 의해 감지된 상기 조타각과 상기 AFS 기어비 추출부에 의해 추출된 상기 AFS 기어비의 곱으로 상기 기본 피니언 각도를 연산하는 것을 특징으로 하는 차량의 능동조향장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 보정 피니언 각도 검출부는
    상기 운전자의 조타각을 이용하여 상기 조타각속도를 검출하는 조타각속도 검출부;
    실제 피니언 각도별로 기 설정된 피니언 각도 제한비에 따라 상기 피니언 각도 제한비를 출력하는 피니언 각도 제한부;
    차속별로 기 설정된 차속 제한비에 따라 상기 차속 제한비를 출력하는 차속 제한부; 및
    상기 조타각속도 검출부와 상기 피니언 각도 제한부 및 상기 차속 제한부 각각으로부터 입력된 상기 조타각속도와 상기 피니언 각도 제한비 및 상기 차속 제한비를 이용하여 상기 보정 피니언 각도를 연산하는 보정 피니언 각도 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 능동조향장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 보정 피니언 각도 연산부는 상기 조타각속도와 상기 피니언 각도 제한비 및 상기 차속 제한비의 곱으로 상기 보정 피니언 각도를 연산하는 것을 특징으로 하는 차량의 능동조향장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 기본 피니언 각도 조절부는 상기 기본 피니언 각도와 상기 보정 피니언 각도의 합으로 상기 최종 피니언 각도를 연산하는 것을 특징으로 하는 차량의 능동조향장치.
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