KR102344546B1 - Apparatus for controlling handle of vehicls - Google Patents
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Abstract
차량용 핸들 제어 장치가 개시된다. 본 발명의 차량용 핸들 제어 장치는 자동주행 모드에서 목표 조향휠각을 출력하는 자율주행 시스템; 조향휠을 제어하여 자율주행 시스템으로부터 입력된 목표 차량휠각을 추종하는 전동식 조향 장치; 및 전동식 조향 장치의 목표 차량휠각을 추종하는 과정에서, 핸들의 회전각을 제한 또는 축소하는 가변 조향 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.A steering wheel control device for a vehicle is disclosed. An apparatus for controlling a steering wheel for a vehicle according to the present invention includes: an autonomous driving system for outputting a target steering wheel angle in an autonomous driving mode; an electric steering device controlling the steering wheel to follow the target vehicle wheel angle input from the autonomous driving system; and a variable steering device for limiting or reducing the rotation angle of the steering wheel while following the target vehicle wheel angle of the electric steering device.
Description
본 발명은 차량용 핸들 제어 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 자율 주행 모드시에 핸들의 회전을 감소 또는 제한하는 차량용 핸들 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a steering wheel control device for a vehicle, and more particularly, to a steering wheel control device for a vehicle that reduces or restricts rotation of a steering wheel in an autonomous driving mode of a vehicle.
일반적으로 차량에 있어서 자율 주행 대응을 위한 조향 시스템은 전동모터를 이용한 전동식 조향 장치를 이용하여 차량 휠의 위치 또는 토크 제어를 수행한다.In general, a steering system for responding to autonomous driving in a vehicle performs position or torque control of a vehicle wheel using an electric steering device using an electric motor.
자율 주행시 전동식 조향 장치는 자율 주행 제어기에서 송신하는 목표 조향각을 수렴하기 위한 차량 휠 제어를 수행한다. During autonomous driving, the electric steering apparatus performs vehicle wheel control to converge the target steering angle transmitted from the autonomous driving controller.
한편, 최근 들어 리던던시 확보 차원에서 동일 기능을 수행하는 이중휠 모터 또는 이중 권선 모터를 구성하고 있다. 이 경우 차량의 움직임이 기구적 구속 상태로 연결된 핸들까지 회전시킨다.On the other hand, recently, in order to secure redundancy, a double wheel motor or a double winding motor that performs the same function is being constructed. In this case, the movement of the vehicle rotates to the handle connected to the mechanical restraint state.
그러나, 종래의 자율 주행 모드시, 전동식 조향 장치는 운전자가 핸들을 파지하지 않은 상태에서도 차량휠의 위치 제어를 수행하며 이때 기구적으로 연결된 핸들이 회전하는 현상이 발생한다.However, in the conventional autonomous driving mode, the electric steering apparatus controls the position of the vehicle wheel even when the driver does not hold the steering wheel, and in this case, the mechanically connected steering wheel rotates.
이러한 핸들의 회전 현상은 주행중이나 주차 등으로 인한 고속 회전시, 충돌 회피 또는 방지를 위한 운전자 파지 순간에 운전자에게 상해를 발생시킬 수 있었다. Such rotation of the steering wheel may cause injury to the driver at the moment of holding the driver for avoiding or avoiding collision during high-speed rotation due to driving or parking.
또한, 핸들에 의도하지 않은 운전자 접촉이 발생할 경우, 자율 주행 대응 기능 해제가 빈번하게 일어날 수 있다.In addition, when an unintentional driver's contact with the steering wheel occurs, the autonomous driving response function may be frequently canceled.
게다가, 최근 자율 주행용 조향 시스템 개발을 위해 모터 2개를 사용하게 될 경우 리던던시를 위한 이중화 효과만 있으므로, 가성비가 상대적으로 저하되는 문제점이 있었다.In addition, when two motors are used for the recent development of a steering system for autonomous driving, there is a problem in that cost-effectiveness is relatively lowered because there is only a redundancy effect for redundancy.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 10-2017-0087335호(2017.07.28)의 '자율주행차량의 운전 제어권 전환 장치 및 방법'에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in 'A device and method for switching the driving control right of an autonomous vehicle' of Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2017-0087335 (2017.07.28).
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 차량의 자율 주행 모드시 핸들의 회전량을 제어하여 저속 코너 운행등 핸들각 큰 상황에서 운전자를 보호하고 파지 가능 상태로 만들어 자율 주행에서 운전자 주행 모드로의 변환 시간을 단축시킨 차량용 핸들 제어 장치를 제공하는 것이다. The present invention was devised to improve the above problems, and an object according to an aspect of the present invention is to control the rotation amount of the steering wheel in the autonomous driving mode of the vehicle to protect the driver in situations where the steering wheel angle is large, such as low-speed corner driving, and hold the vehicle. The goal is to provide a steering wheel control device for a vehicle that shortens the transition time from autonomous driving to driver driving mode by making it possible.
본 발명의 일 측면에 따른 차량용 핸들 제어 장치는 자동주행 모드에서 목표 조향휠각을 출력하는 자율주행 시스템; 조향휠을 제어하여 상기 자율주행 시스템으로부터 입력된 목표 차량휠각을 추종하는 전동식 조향 장치; 및 상기 전동식 조향 장치의 목표 차량휠각을 추종하는 과정에서, 핸들의 회전각을 제한 또는 축소하는 가변 조향 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.An apparatus for controlling a steering wheel for a vehicle according to an aspect of the present invention includes: an autonomous driving system for outputting a target steering wheel angle in an autonomous driving mode; an electric steering device controlling the steering wheel to follow the target vehicle wheel angle input from the autonomous driving system; and a variable steering device for limiting or reducing a rotation angle of the steering wheel while following the target vehicle wheel angle of the electric steering device.
본 발명의 상기 가변 조향 장치는 차속별로 기 설정된 가변 기어비 설정값을 통해 피니언 각을 제어하여 핸들의 회전각을 변경시키는 것을 특징으로 한다.The variable steering apparatus of the present invention is characterized in that the rotation angle of the steering wheel is changed by controlling the pinion angle through a preset variable gear ratio set value for each vehicle speed.
본 발명의 상기 가변 조향 장치는 차속별로 기 설정된 역가변 조향비를 이용하여 핸들의 회전각을 변경시키는 것을 특징으로 한다.The variable steering apparatus of the present invention is characterized in that the rotation angle of the steering wheel is changed by using a preset inverse variable steering ratio for each vehicle speed.
본 발명의 상기 역가변 조향비는 차속별로 기 설정된 핸들각 제한 설정값 및 기구적 최대 핸들각을 통해 설정되는 것을 특징으로 한다.The inverse variable steering ratio of the present invention is characterized in that it is set through a preset steering wheel angle limit set value and a mechanical maximum steering wheel angle for each vehicle speed.
본 발명의 상기 역가변 조향비는 상기 핸들각 제한 설정값을 상기 기구적 최대 핸들각으로 나눈 값인 것을 특징으로 한다.The inversely variable steering ratio of the present invention is characterized in that it is a value obtained by dividing the handle angle limit set value by the mechanical maximum handle angle.
본 발명의 상기 가변 조향 장치는 차속별로 설정된 차량휠 목표각, 차량휠각 대비 피니언각 변환비, 및 역가변 조향비를 곱하여 핸들의 목표각 산정하고, 산정된 핸들의 목표각에 따라 차량의 핸들을 제어하는 것을 특징으로 한다.The variable steering apparatus of the present invention calculates the target angle of the steering wheel by multiplying the target angle of the vehicle wheel set for each vehicle speed, the conversion ratio of the vehicle wheel angle to the pinion angle, and the inverse variable steering ratio, and adjusts the steering wheel of the vehicle according to the calculated target angle of the steering wheel. characterized by controlling.
본 발명의 상기 전동식 조향 장치가 페일 상태가 되면, 컬럼 락 장치가 컬럼을 록킹시키는 컬럼 록 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.When the electric steering device of the present invention is in a fail state, the column lock device may further include a column lock device for locking the column.
본 발명의 상기 컬럼 락 장치는 컬럼 토크 센서의 감지 결과에 따라 컬럼 록킹을 해제하는 것을 특징으로 한다. The column lock device of the present invention is characterized in that the column lock is released according to the detection result of the column torque sensor.
본 발명의 일 측면에 따른 차량용 핸들 제어 장치는 차량의 자율 주행시 핸들의 회전량을 제어하여 저속 코너 운행 등과 같이 핸들각이 큰 상황에서 운전자를 보호하고, 파지 가능 상태로 만들어 자율 주행에서 운전자 주행 모드로의 변환 시간을 단축시킬 수 있다.A steering wheel control device for a vehicle according to an aspect of the present invention controls the amount of rotation of a steering wheel during autonomous driving of a vehicle to protect the driver in a situation where the steering wheel angle is large, such as low-speed corner driving, and makes it grippable to enable driver driving mode in autonomous driving conversion time can be shortened.
본 발명의 다른 측면에 따른 차량용 핸들 제어 장치는 가변조향장치를 이용하여 리던던시를 확보할 수 있어 전동식 조향 장치 이중화 부품을 감소시킬 수 있다 The steering wheel control device for a vehicle according to another aspect of the present invention can secure redundancy by using a variable steering system, thereby reducing redundant parts of the electric steering system.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 차량용 핸들 제어 장치는 완전 자율 주행 시행 전 또는 Steer By Wire를 이용한 완전 분리형 조향 장치가 적용되기 전에 운전자 편의 사양을 확보할 수 있도록 한다.A steering wheel control device for a vehicle according to another aspect of the present invention enables driver convenience specifications to be secured before fully autonomous driving is implemented or before a completely separate steering device using Steer By Wire is applied.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 핸들 제어 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치 및 가변 조향 장치를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 피니언 각도 제어 방식의 핸들 회전 방지 방법을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들 각도 제어 방식의 핸들 회전 방지 방법을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 블럭 구성도이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 조향 장치의 블럭 구성도이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치 단독 이용시 및 가변 조향 장치 이용시의 핸들각 차이를 나타낸 도면이다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬럼 록 장치의 동작을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 핸들 제어 방법의 순서도이다. 1 is a block diagram of an apparatus for controlling a steering wheel for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is a view conceptually illustrating an electric steering apparatus and a variable steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram conceptually illustrating a method for preventing handle rotation of a pinion angle control method according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram conceptually illustrating a handle rotation prevention method of a handle angle control method according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram of an electric steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram of a variable steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a view illustrating a difference in handle angle when using the electric steering device alone and when using the variable steering device according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram conceptually illustrating an operation of a column lock device according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart of a method for controlling a steering wheel for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 핸들 제어 장치를 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 내려져야 할 것이다. Hereinafter, an apparatus for controlling a steering wheel for a vehicle according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 핸들 제어 장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치 및 가변 조향 장치를 개념적으로 나타낸 도면이며, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 피니언 각도 제어 방식의 핸들 회전 방지 방법을 개념적으로 나타낸 도면이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들 각도 제어 방식의 핸들 회전 방지 방법을 개념적으로 나타낸 도면이며, 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 블럭 구성도이며, 도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 조향 장치의 블럭 구성도이며, 도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치 단독 이용시 및 가변 조향 장치 이용시의 핸들각 차이를 나타낸 도면이며, 도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬럼 록 장치의 동작을 개념적으로 나타낸 도면이다. 1 is a block diagram of an apparatus for controlling a steering wheel for a vehicle according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram conceptually illustrating an electric steering apparatus and a variable steering apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is this view It is a diagram conceptually illustrating a method for preventing rotation of a handle in a pinion angle control method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram conceptually illustrating a method of preventing rotation of a handle in a handle angle control method according to an embodiment of the present invention 5 is a block diagram of an electric steering apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a block diagram of a variable steering apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an embodiment of the present invention It is a view showing the difference in steering wheel angle when the electric steering device is used alone and when the variable steering device is used.
도 1 및 도 2 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 핸들 제어 장치는 운전자 조향각 센서(Steering Angle Sensor;SAS)(10), 차속 센서(20), 피니언 각도 센서(30), 피니언 토크 센서(40), 컬럼 토크 센서(50), 자율 주행 시스템(60), 가변 조향 장치(70), 전동식 조향 장치(80), 컬럼 록 장치(90), 핸들(100) 및 차량 휠(110)을 포함한다. 1 and 2 , an apparatus for controlling a steering wheel for a vehicle according to an embodiment of the present invention includes a driver steering angle sensor (SAS) 10 , a
운전자 조향각 센서(10)는 운전자의 핸들 조향에 의해 조향각을 감지한다. The driver's
차속 센서(20)는 차량의 속도를 감지한다. 참고로, 차속 센서(20)로는 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며 내비게이션 시스템 등 차량의 속도를 감지할 수 있는 다양한 센서나 시스템이 모두 채용될 수 있다. The
피니언 각도 센서(Pinion Angle Sensor;PAS)(30)는 조향 계통에 마련된 피니언의 각도를 감지한다.A pinion angle sensor (PAS) 30 detects an angle of a pinion provided in the steering system.
여기서, 조향 계통은 일측이 핸들(100)에 연결되어 핸들(100)과 함께 회전하고 타측이 한 쌍의 유니버설 조인트(미도시)를 매개로 피니언에 연결되는 조향축을 포함한다. 또한, 피니언은 랙-피니언 기구부(미도시)를 통해 랙바에 연결되고 랙바의 양단은 타이로드와 너클암을 통해 차량의 바퀴에 연결된다. Here, the steering system includes a steering shaft having one side connected to the
피니언 토크 센서(40)는 조향 계통에 마련된 피니언의 토크를 감지한다. The pinion torque sensor 40 detects the torque of the pinion provided in the steering system.
컬럼 토크 센서(50)는 핸들(100)에 연결된 컬럼의 토크를 감지한다. The
자율 주행 시스템(60)은 운전자가 핸들(100)을 파지하지 않은 상태에서 차량이 스스로 주행할 수 있도록 하는 것으로써, 운전자가 직접 운전을 수행하는 운전자 모드, 운전자의 운전없이 스스로 주행하는 자율주행 모드, 및 리던던시(Redundancy) 확보를 위해 동일 기능을 수행하도록 하는 리던던시 모드 중 어느 하나로 동작하도록 한다. The
자율 주행 모드에서 자율 주행 시스템(60)은 운전자가 핸들(100)과 가속페달(미도시) 및 브레이크(미도시) 등을 조작하지 않더라도 정밀 지도 및 위성항법시스템 등 차량의 각종 센서로 주행 상황을 파악해 스스로 목적지까지 찾아가도록 한다. In the autonomous driving mode, the
이러한 자율 주행 모드에서, 자율 주행 시스템(60)은 전동식 조향 장치(80), 예를 들어 MDPS(Motor Driven Power Steering System)에 필요한 목표 차량휠각을 생성하고 이 목표 차량휠각을 전동식 조향 장치(80)에 전달한다. In this autonomous driving mode, the
전동식 조향 장치(80)는 자율 주행 모드에서 자율 주행 시스템(60)으로부터 전달된 목표 차량휠각에 따라 핸들(100)을 회전시켜 자율 주행 시스템(60)으로부터 입력된 목표 차량휠각을 추종하거나, 운전자 모드에서 운전자의 조향에 따른 보타력을 생성한다.The
즉, 자율 주행 시스템(60)이 자율 주행 모드일 경우, 전동식 조향 장치(80)는 자율 주행 시스템(60)으로부터 전달된 목표 차량휠각에 따라 핸들(100)의 각도를 제어하고, 자율 주행 시스템(60)이 운전자 모드일 경우 운전자의 조향 및 차속 등에 따라 보타력을 생성한다. That is, when the
참고로, 본 실시예에서는 전동식 조향 장치(80)로 MDPS를 예시로 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 이에 한정되는 것은 아니며 EPS(Electronic Power Steering System)도 포함될 수 있다. For reference, although the MDPS has been described as an example of the
가변 조향 장치(Active Front Steering;AFS)(70)는 조향기어비 가변기능 및 조향배력기능이 결합되어 주차시와 같이 차량이 저속으로 주행하는 경우에는 내부의 모터를 운전자의 조향 방향으로 작동시켜 AFS 기어비(피니언각/조타각)를 증가시키고, 반면 고속으로 주행하는 경우에는 모터를 운전자의 조향방향과 반대방향으로 회전시켜 AFS 기어비를 감소시킨다. The variable steering system (Active Front Steering; AFS) 70 combines the steering gear ratio variable function and the steering boost function to operate the internal motor in the driver's steering direction when the vehicle is traveling at low speed, such as when parking, to operate the AFS gear ratio (Pinion angle/steering angle) is increased, while driving at high speed reduces the AFS gear ratio by rotating the motor in the opposite direction to the driver's steering direction.
이러한 가변 조향 장치(70)는 자율 주행 시스템(60)이 자율 주행 모드로 동작하고, 이때 전동식 조향 장치가 자율 주행 기능을 수행하면서 목표 차량휠각을 추종하는 동안, 차속 및 목표 차량휠각 등을 입력으로 하는 미리 설정되어진 가변비만큼 가역하여 모터 구동에 따른 핸들 회전각을 제한 또는 축소한다. 즉, 가변 조향 장치(70)는 자율 주행 시스템(60)으로부터 전달된 목표 조향휠각에 따라 전동식 조향 장치(80)가 차량 휠(110)을 회전시키는 동안 차속에 따라 핸들(100)의 회전각을 제한 또는 축소한다. In this
먼저, 자율 주행 시스템(60)의 동작 모드가 운전자 모드일 경우, 전동식 조향 장치(80)는 운전자 보타력을 생성하는데, 이때 가변 조향 장치(70)는 차속과 주행 상황에 따라 운전자 편의를 위한 가변 조향비를 생성한다. 일반적으로 저속에서는 가변 조향 장치(70)는 운전자 조향각도보다 차량휠(110)을 더 많이 회전시켜 편의성을 확보하고, 고속에서는 반대로 운전자 조향각보다 차량휠(110)을 적게 회전시켜 안전성을 확보한다. First, when the operation mode of the
자율 주행 시스템(60)의 동작 모드가 자율 주행 모드일 경우, 전동식 조향 장치(80)가 자율 주행 시스템(60)으로부터 입력된 목표 차량휠각에 따라 차량휠(110)을 제어하는 과정에서, 가변 조향 장치(70)는 역방향으로 모터를 구동시켜 기구적으로 연결된 핸들(100)의 각도를 조정한다. When the operation mode of the
이 경우, 가변 조향 장치(70)는 제어 입출력 구조에 따라 피니언 각도를 조정하는 방식과 핸들각을 조정하는 방식 중 어느 하나를 이용하여 핸들(100)의 회전을 제한할 수 있다. In this case, the
먼저, 도 3 에 도시된 피니언 각을 조정하는 방식에 따르면, 가변 조향 장치(70)는 상기한 운전자 모드와 동일하게 핸들각을 제어하되, 조향 목표로 피니언각을 설정한다. 이 경우, 이 피니언 각에 따라 핸들(100)에 반력이 발생하여 핸들각이 조정된다. 즉, 가변 조향 장치(70)는 전동식 조향 장치(80)의 구동에 따라 변경되는 피니언각을 설정함으로써, 핸들각은 피니언각에 따라 구동되는 모터에 의해 그 회전각이 설정된 가변기어비에 따라 변경된다.First, according to the method of adjusting the pinion angle shown in FIG. 3 , the
다음으로, 핸들각을 조정하는 방식에 따르면, 가변 조향 장치(70)는 핸들각을 직접 조정함으로써, 핸들각의 제어 강건성을 확보할 수 있다.Next, according to the method of adjusting the steering wheel angle, the
즉, 도 4 를 참조하면, 가변 조향 장치(70)는 역가변 조향비를 설정하고, 이 역가변 조향비를 이용하여 핸들각을 제한한다. That is, referring to FIG. 4 , the
역가변 조향비는 자율 주행 모드에서 차속별로 기 설정된 핸들각 제한 설정값 및 기구적 최대 핸들각을 통해 설정된다. In the autonomous driving mode, the inverse variable steering ratio is set through a preset steering wheel angle limit setting value and a mechanical maximum steering wheel angle for each vehicle speed.
예를 들어, 차속이 30kph일 경우, 차속에 설정된 핸들각도 제한 설정값이 ±150도이고 기구적 최대 핸들각이 ±480도일 경우, 30kph에서의 역가변 조향비는 0.3125(150/480)이다.For example, when the vehicle speed is 30 kph, when the handle angle limit set value set at the vehicle speed is ±150 degrees and the mechanical maximum steering angle is ±480 degrees, the reverse variable steering ratio at 30 kph is 0.3125 (150/480).
상기한 바와 같이 역가변 조향비가 설정됨에 따라, 가변 조향 장치(70)는 이 역가변 조향비에 따라 핸들(100)의 회전을 제한하는데, 차속별로 설정된 목표 차량휠각, 차량휠각 대비 피니언각 변환비, 및 역가변 조향비를 곱하여 핸들(100)의 목표각을 산출하고, 산정된 핸들(100)의 목표각에 따라 차량의 핸들(100)을 제어한다.As the inverse variable steering ratio is set as described above, the
즉, 도 5 및 도 6 을 참조하면, 자율 주행 시스템(60)으로부터 목표 차량휠각이 입력되면, 전동식 조향 장치(80)는 조향 기어비에 따라 목표 피니언각을 검출하고 이 목표 피니언각에 따라 피니언을 제어한다. 이 경우, 피니언 각도 센서(30)가 피니언 각도를 검출하고, 전동식 조향 장치(80)는 피니언 각도 센서(30)에 의해 감지된 피니언 각도를 피드백받아 피니언 각도가 목표 피니언각을 추종하도록 제어한다.That is, referring to FIGS. 5 and 6 , when a target vehicle wheel angle is input from the
한편, 상기한 바와 같이 피니언 각도 센서(30)에 의해 피니언 각도가 감지되면, 가변 조향 장치(70)는 상기한 바와 같이 차속별로 설정된 목표 차량휠각, 차량휠각 대비 피니언각 변환비, 및 역가변 조향비를 곱하여 핸들(100)의 목표 핸들각을 산출한다. On the other hand, when the pinion angle is detected by the
목표 핸들각이 산출됨에 따라, 가변 조향 장치(70)는 해당 목표 핸들각에 따라 내부의 모터를 구동시켜 핸들각을 제어한다. As the target steering wheel angle is calculated, the
도 7 을 참조하면, 전동식 조향 장치(80)만을 이용하여 핸들각을 제어할 경우, 및 전동식 조향 장치(80)와 가변 조향 장치(70)를 모두 이용하여 핸들각을 제어할 경우의 핸들각의 회전량 차이를 나타낸 도면이다. 도 7 을 참조하면, 전동식 조향 장치(80)와 가변 조향 장치(70)를 모두 이용하여 핸들각을 제어할 경우에 핸들(100)의 회전량이 상대적으로 작게 나타남을 알 수 있다. Referring to FIG. 7 , when the steering wheel angle is controlled using only the
컬럼 록 장치(90)는 전동식 조향 장치(80)가 페일 상태가 되면 컬럼을 록킹시킨다. 즉, 컬럼 록 장치(90)는 전동식 조향 장치(80)가 페일 상태가 되는 경우, 예를 들어 전동식 조향 장치(80)에 동작 에러가 발생하거나 전동식 조향 장치(80)의 모터가 페일상태가 되면 도 8 에 도시된 바와 같이 컬럼을 록킹시킨다. 이 경우, 가변 조향 장치(70)는 리던던시 기능을 수행하여 운전자가 핸들(100)을 조향하기 전에 긴급 조향을 수행한다. The
이와 같이, 긴급 상황에서 컬럼 록 장치(90)가 컬럼 상단을 록킹시킴으로써, 가변 조향 장치(70)의 모터 토크가 차량휠(110)측으로 전달되어 자율 주행을 수행할 수 있게 된다. As described above, when the
이 경우, 컬럼 토크 센서(50)는 컬럼 토크를 감지하고, 운전자가 핸들(100)을 조향함에 따라 컬럼 토크 센서(50)에 의해 컬럼 토크가 감지되면, 이러한 컬럼 토크 센서(50)의 감지 결과에 따라 컬럼 록 장치(90)는 컬럼 록킹을 해제한다. In this case, the
여기서, 컬럼 록 장치(90)는 컬럼을 록킹시켜 핸들(100)에 대한 조향 제어를 차단하는 전기적 스티어링 컬럼 록킹 장치(Electrical Steering Cloumn Lock;ESCL)가 채용될 수 있다.Here, the
한편, 자율 주행 시스템(60)의 동작 모드가 리던던시 모드일 경우, 전동식 조향 장치(80) 대신 컬럼 록킹을 수행한 후, 가변 조향 장치(70)가 자율 주행 대응을 수행하다가 컬럼락의 해제 조건으로 컬럼 토크 센서(50)에 의해 운전자 토크가 감지되면, 이 운전자 토크를 자율 주행 시스템(60)에 전달하고 자율 주행 시스템(60)으로부터 피드백을 입력받아 컬럼 록킹을 해제한다.On the other hand, when the operation mode of the
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 핸들 제어 방법을 도 9 를 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method for controlling a steering wheel for a vehicle according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 9 .
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 핸들 제어 방법의 순서도이다. 9 is a flowchart of a method for controlling a steering wheel for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 9 를 참조하면, 먼저 자율주행 모드에서 자율 주행 시스템(60)은 자율 주행 모드로 동작할 경우(S10), 전동식 조향 장치(80)의 목표 차량휠각을 생성하고, 생성된 목표 차량휠각을 전동식 조향 장치(80)에 전달한다. Referring to FIG. 9 , first, when the
이 경우, 컬럼 록 장치(90)는 전동식 조향 장치(80)가 페일 상태, 예를 들어 전동식 조향 장치(80)에 동작 에러가 발생하거나 전동식 조향 장치(80)의 모터가 페일 상태가 되는지를 체크하고(S10), 전동식 조향 장치(80)가 페일 상태가 되면 컬럼 락 장치가 컬럼을 록킹시킨다(S20). In this case, the
이때, 컬럼 토크 센서(50)는 컬럼 토크를 감지하고, 컬럼 록 장치(90)는 컬럼 토크 센서(50)에 의해 운전자에 의한 토크가 감지되면(S50), 컬럼 록킹을 해제한다(S60). At this time, the
한편, 상기한 단계(S20)에서 전동식 조향 장치(80)가 페일 상태가 아니면, 가변 조향 장치(70)는 피니언 각 또는 핸들각을 제어하여 핸들(100)의 회전량을 제어한다(S30). 즉, 자율 주행 시스템(60)이 자율주행 모드일 경우, 가변 조향 장치(70)는 핸들(100)의 회전각을 제한 또는 축소시킴으로써 운전자의 핸들 파지 순간에 발생될 수 있는 상해를 미연에 방지한다.On the other hand, if the
즉, 전동식 조향 장치(80)가 자율 주행 시스템(60)으로부터 입력된 핸들각 목표값에 따라 차량휠(110)을 제어하는 과정에서, 가변 조향 장치(70)는 역방향으로 모터를 구동시켜 기구적으로 연결된 핸들(100)의 각도를 조정하는데, 가변 조향 장치(70)는 제어 입출력 구조에 따라 피니언 각을 조정하는 방식과 핸들각을 조정하는 방식 중 어느 하나를 이용할 수 있다. That is, while the
먼저, 피니언 각을 조정하는 방식에 따르면, 가변 조향 장치(70)는 상기한 운전자 모드와 동일하게 핸들각을 제어하되, 전동식 조향 장치(80)의 구동에 따라 변경되는 피니언각을 설정한다. 이에 따라, 핸들각은 피니언각에 따라 구동되는 모터에 의해 그 회전각이 설정된 가변기어비에 따라 변경된다.First, according to the method of adjusting the pinion angle, the
또한, 핸들각을 조정하는 방식에 따르면, 가변 조향 장치(70)는 핸들각을 직접 조정하는데, 차속별로 역가변 조향비를 설정하고, 이 역가변 조향비를 이용하여 핸들각을 제한한다. 여기서, 역가변 조향비는 자율 주행 모드에서 차속별로 기 설정된 핸들각 제한 설정값 및 기구적 최대 핸들각을 이용하여 설정된다. Also, according to the method of adjusting the steering wheel angle, the
상기한 바와 같이 역가변 조향비가 설정됨에 따라, 가변 조향 장치(70)는 차속별로 설정된 목표 차량휠각, 차량휠각 대비 피니언각 변환비, 및 역가변 조향비를 곱하여 핸들(100)의 목표각을 산출하고, 산정된 핸들(100)의 목표각에 따라 차량의 핸들(100)을 제어한다.As the inverse variable steering ratio is set as described above, the
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 핸들 제어 장치는 차량의 자율 주행시 핸들의 회전량을 제어하여 저속 코너 운행 등과 같이 핸들각이 큰 상황에서 운전자를 보호하고, 파지 가능 상태로 만들어 자율 주행에서 운전자 주행 모드로의 변환 시간을 단축시킬 수 있다.As described above, the device for controlling a steering wheel for a vehicle according to an embodiment of the present invention controls the rotation amount of the steering wheel during autonomous driving of the vehicle to protect the driver in a situation where the steering wheel angle is large, such as low-speed corner driving, and makes the vehicle in a grippable state for autonomous driving It is possible to shorten the transition time from to driver driving mode.
본 발명의 다른 측면에 따른 차량용 핸들 제어 장치는 가변조향장치를 이용하여 리던던시를 확보할 수 있어 전동식 조향 장치 이중화 부품을 감소시킬 수 있다 The steering wheel control device for a vehicle according to another aspect of the present invention can secure redundancy by using a variable steering system, thereby reducing redundant parts of the electric steering system.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 차량용 핸들 제어 장치는 완전 자율 주행 시행 전 또는 Steer By Wire를 이용한 완전 분리형 조향 장치가 적용되기 전에 운전자 편의 사양을 확보할 수 있도록 한다.A steering wheel control device for a vehicle according to another aspect of the present invention enables driver convenience specifications to be secured before fully autonomous driving is implemented or before a completely separate steering device using Steer By Wire is applied.
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.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it is understood that various modifications and equivalent other embodiments are possible by those of ordinary skill in the art. will understand Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.
10: 운전자 조향각 센서
20: 차속 센서
30: 피니언 각도 센서
40: 피니언 토크 센서
50: 컬럼 토크 센서
60: 자율 주행 시스템
70: 가변 조향 장치
80: 전동식 조향 장치
90: 컬럼 록 장치
100: 핸들
110: 차량휠10: driver steering angle sensor
20: vehicle speed sensor
30: pinion angle sensor
40: pinion torque sensor
50: column torque sensor
60: autonomous driving system
70: variable steering device
80: electric steering system
90: column lock device
100: handle
110: vehicle wheel
Claims (8)
조향휠을 제어하여 상기 자율주행 시스템으로부터 입력된 목표 차량휠각을 추종하는 전동식 조향 장치; 및
상기 전동식 조향 장치의 목표 차량휠각을 추종하는 과정에서, 핸들의 회전각을 제한 또는 축소하는 가변 조향 장치를 포함하고,
상기 가변 조향 장치는 차속별로 기 설정된 가변 기어비 설정값을 통해 피니언 각을 제어하여 핸들의 회전각을 변경시키는 것을 특징으로 하는 차량용 핸들 제어 장치.
an autonomous driving system that outputs a target steering wheel angle in an autonomous driving mode;
an electric steering device controlling the steering wheel to follow the target vehicle wheel angle input from the autonomous driving system; and
and a variable steering device for limiting or reducing the rotation angle of the steering wheel in the process of following the target vehicle wheel angle of the electric steering device;
and the variable steering device changes the rotation angle of the steering wheel by controlling the pinion angle through a preset variable gear ratio setting value for each vehicle speed.
조향휠을 제어하여 상기 자율주행 시스템으로부터 입력된 목표 차량휠각을 추종하는 전동식 조향 장치; 및
상기 전동식 조향 장치의 목표 차량휠각을 추종하는 과정에서, 핸들의 회전각을 제한 또는 축소하는 가변 조향 장치를 포함하고,
상기 가변 조향 장치는 차속별로 기 설정된 역가변 조향비를 이용하여 핸들의 회전각을 변경시키는 것을 특징으로 하는 차량용 핸들 제어 장치.
an autonomous driving system that outputs a target steering wheel angle in an autonomous driving mode;
an electric steering device controlling the steering wheel to follow the target vehicle wheel angle input from the autonomous driving system; and
and a variable steering device for limiting or reducing the rotation angle of the steering wheel in the process of following the target vehicle wheel angle of the electric steering device;
wherein the variable steering device changes the rotation angle of the steering wheel by using a preset inverse variable steering ratio for each vehicle speed.
The apparatus according to claim 3, wherein the inversely variable steering ratio is set through a steering wheel angle limit set value and a mechanical maximum steering wheel angle preset for each vehicle speed.
5. The steering wheel control apparatus of claim 4, wherein the inversely variable steering ratio is a value obtained by dividing the set value of the steering wheel angle limit by the mechanical maximum steering wheel angle.
The vehicle according to claim 4, wherein the variable steering device calculates the target angle of the steering wheel by multiplying the target angle of the vehicle wheel set for each vehicle speed, the conversion ratio of the vehicle wheel angle to the pinion angle, and the inverse variable steering ratio, and calculates the target angle of the vehicle according to the calculated target angle of the steering wheel. A steering wheel control device for a vehicle, characterized in that it controls the steering wheel of the vehicle.
4. The steering wheel control device according to claim 2 or 3, further comprising a column lock device for locking the column when the electric steering device is in a fail state.
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