KR102389101B1 - 전동식 동력 조향 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

전동식 동력 조향 제어장치 및 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조향식 동력 조향 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로서, 자차량의 주행정보 및 타차량의 감지정보를 획득하는 획득부, 획득된 상기 주행정보 및 상기 감지정보를 기반으로 충돌예상시간(TTC; Time To Collision)를 연산하고, 상기 자차량의 진행 방향의 연장선과 차선 사이의 방향각도를 연산하는 연산부, 상기 충돌예상시간이 임계시간 미만인지 판단하고, 상기 방향각도가 임계각도 이상인지를 판단하여 상기 자차량의 가상차속을 결정하는 판단부 및 결정된 상기 가상차속에 대응하는 조향 보조 동력에 따른 어시스트 전류(Assist Current)의 출력 신호를 송신하는 출력부를 포함하는 조향식 동력 조향 제어장치를 제공한다.

Description

전동식 동력 조향 제어장치 및 제어방법{Control Apparatus For Electric Power Steering And Method Thereof}
본 발명은 차량 주행시 전방 충돌 사고를 방지하기 위하여 전동식 동력 조향 시스템의 보조 동력 출력을 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량에는 스티어링 휠(steering wheel, 핸들)의 조향력을 경감하여 조향 상태의 안정성을 보장하기 위한 수단으로서 동력을 보조하는 전동식 동력 조향 시스템(EPS; Electronic Power Steering System)이 설치되는데, 이는 모터의 회전력을 이용하여 운전자의 조향력을 쉽게 한다.
즉, 전동식 동력 조향 시스템(EPS)은 운전자의 스티어링 휠 조작에 따라 운전자가 목표하는 조향 방향으로 조향력을 증가시키거나 또는 목표하는 조향 역방향으로 조향력을 억제함으로써, 차량이 도로를 이탈하지 않도록 한다.
또한, 차량의 속도가 빨라지면 전동식 동력 조향 시스템(EPS)의 모터에 인가되는 어시스트 전류가 감소하므로 스티어링 휠의 조향감을 무겁게 함으로써, 운전자의 주행에 안정감을 준다.
한편, 종래의 차량 충돌 회피 기술은 자차량의 전방에 위치한 타차량이나 사람 등과 같은 장애물과의 충돌을 회피하기 위해 제동 제어를 수행하였다.
즉, 종래의 차량 충돌 회피 기술은 레이더와 카메라를 통해 전방 장애물과의 충돌위험을 계산하고, 충돌을 회피하기 위해 필요한 장애물까지의 거리와 현재 거리를 비교하여 충분한 거리가 확보되지 못하면 운전자에게 경고를 수행하고, 그럼에도 불구하고 운전자가 적절한 반응을 보이지 못하는 경우에는, 자동 긴급 제동 시스템(ABE; Autonomous Emergency Braking System)을 통해 자동으로 제동력을 발생시키거나 보조하였다.
그러나, 일반적으로 제동거리는 차속의 제곱에 비례하기 때문에 차량이 고속으로 주행하거나 장애물이 고속으로 이동하는 경우에는 자동 긴급 제동 시스템(ABE)의 제동력 제어만으로는 충돌 회피가 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 차량이 고속으로 주행하는 중에 충돌 위험 상황이 발생한 경우에는 스티어링 휠을 조작하여 차량을 빠르게 조향함으로써 충돌을 회피할 수 있는데, 종래의 전동식 동력 조향 시스템(EPS)의 모터에 인가되는 어시시트 전류는 가변되지 않으므로 고속 주행에서 스티어링 휠의 조향감은 저속 주행에 비해 무거워져 있다. 즉, 무거운 조향감으로 인해 차량의 급격한 방향 전환이 어려워져 충돌이 발생할 위험이 커진다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 전방 충돌 회피시 차량을 빠르게 조향함으로써, 충돌을 방지하는 전동식 동력 조향 제어장치 및 제어방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 고속 주행 중인 차량의 전방 충돌 감지시 전동식 동력 조향 시스템의 어시스트 전류를 가변함으로써, 조향 보조 동력의 출력을 제어하는 장치 및 방법을 제공한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 제어장치는, 자차량의 주행정보 및 타차량의 감지정보를 획득하는 획득부, 획득된 상기 주행정보 및 상기 감지정보를 기반으로 충돌예상시간(TTC; Time To Collision)를 연산하고, 상기 자차량의 진행 방향의 연장선과 차선 사이의 방향각도를 연산하는 연산부, 상기 충돌예상시간이 임계시간 미만인지 판단하고, 상기 방향각도가 임계각도 이상인지를 판단하여 상기 자차량의 가상차속을 결정하는 판단부 및 결정된 상기 가상차속에 대응하는 조향 보조 동력에 따른 어시스트 전류(Assist Current)의 출력 신호를 송신하는 출력부를 포함할 수 있다.
이때 상기 획득부는 상기 자차량의 차속 및 상기 자차량의 토크 센서에 의해 감지된 조향 토크에 상응하는 상기 어시스트 전류를 매핑한 어시스트 제어 맵(Assist Control Map)를 획득할 수 있다.
또한, 상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 제어장치는 연산된 상기 충돌예상시간 및 상기 방향각도를 저장하고, 상기 어시스트 제어 맵, 상기 차속 및 상기 가상차속에 상응하는 상기 어시스트 전류 중에서 적어도 하나 이상을 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 제어방법은, 자차량의 주행정보 및 타차량의 감지정보를 획득하는 획득단계, 획득된 상기 주행정보 및 상기 감지정보를 기반으로 충돌예상시간(TTC; Time To Collision)를 연산하고, 상기 자차량의 진행 방향의 연장선과 차선 사이의 방향각도를 연산하는 연산단계, 상기 충돌예상시간이 임계시간 미만인지 판단하고, 상기 방향각도가 임계각도 이상인지를 판단하여 상기 자차량의 가상차속을 결정하는 판단단계 및 결정된 상기 가상차속에 대응하는 조향 보조 동력에 따른 어시스트 전류(Assist Current)의 출력 신호를 송신하는 출력단계를 포함할 수 있다.
이때 상기 획득단계는 상기 자차량의 차속 및 상기 자차량의 토크 센서에 의해 감지된 조향 토크에 상응하는 상기 어시스트 전류를 매핑한 어시스트 제어 맵(Assist Control Map)를 획득할 수 있다.
또한, 연산된 상기 충돌예상시간 및 상기 방향각도를 저장하고, 상기 어시스트 제어 맵, 상기 차속 및 상기 가상차속에 상응하는 상기 어시스트 전류 중에서 적어도 하나 이상을 저장하는 저장단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전측방 충돌을 감지하고 충돌을 회피하기 위해 차량을 제어하므로 운전자에게 주행의 안정성을 제공할 수 있다.
또한, 전동식 동력 조향 시스템의 보조 동력을 위험 상황에 따라 가변하므로 주행의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 자차량과 전측방에 위치한 타차량의 전방 충돌을 보여주는 일례이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 제어장치의 블럭구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 제어방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 제어방법을 구체적으로 설명하는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 어시스트 제어 맵의 일례이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "이루어지다(made of)"는 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.
도 1은 자차량(11)과 전측방에 위치한 타차량(12)의 전방 충돌을 보여주는 일례이다.
자차량(11)이 100 km/h의 속도로 고속 주행하는 경우를 가정해보자. 이때 도 1과 같이, 자차량(11)이 전방의 타차량(12)과 충돌 위험 상황이 발생한 경우에는 스티어링 휠을 조작하여 자차량(11)의 진행 방향을 반대로 조향함으로써 충돌을 회피할 수 있다.
그러나 종래의 전동식 동력 조향 시스템(EPS)의 모터에 인가되는 어시시트 전류는 가변되지 않으므로 고속 주행에서 스티어링 휠의 조향감은 저속 주행에 비해 무거워져 있어, 자차량(11)의 급격한 방향 전환이 어려워져 타차량(12)과 충돌이 발생할 위험이 커질 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전동식 동력 조향 제어장치를 자차량(11)에 설치함으로써, 자차량(11)의 현재차속인 100 km/h에 따라 출력되는 어시스트 전류를 가상차속인 80 km/h에 따른 어시스트 전류로 가변시킴으로써, 상기 스티어링 휠의 조향감을 가볍게 하여 충돌 위험시 급속한 방향 전환이 가능하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 제어장치(200)의 블럭구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 제어장치(200)는 자차량의 주행정보 및 타차량의 감지정보를 획득하는 획득부(210), 획득된 상기 주행정보 및 상기 감지정보를 기반으로 충돌예상시간(TTC; Time To Collision)를 연산하고, 상기 자차량의 진행 방향의 연장선과 차선 사이의 방향각도를 연산하는 연산부(220), 상기 충돌예상시간이 임계시간 미만인지 판단하고, 상기 방향각도가 임계각도 이상인지를 판단하여 상기 자차량의 가상차속을 결정하는 판단부(230) 및 결정된 상기 가상차속에 대응하는 조향 보조 동력에 따른 어시스트 전류(Assist Current)의 출력 신호를 송신하는 출력부(240) 를 포함할 수 있다.
이때, 상기 주행정보는 상기 자차량의 속도정보, 조향정보 및 위치정보 중에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있고, 상기 감지정보는 상기 타차량의 위치정보, 속도정보 및 외형정보 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 주행정보는 상기 자차량의 주행 상태를 감지한 정보이며, 상기 자차량의 현재 주행 속도, 주행 방향 및 차선 위치 등을 포함할 수 있으며, 이는 차량 내 통신망을 통해 상기 자차량에 장착된 각종 센서, GPS, 또는 차선이탈 방지 및 제어 장치(LDWS & LKAS; Lane Departure Warning system and Lane Keeping Assist System), 스마트 크루즈 컨트롤(SCC; Smart Cruise Control), 주차 지원 시스템(SPAS; Smart Parking Assistant System) 등을 포함하는 주행 지원 시스템으로부터 수신될 수 있다.
또한, 상기 감지정보는 상기 자차량의 전방 및 측방 영역에 위치한 상기 타차량을 감지한 정보로, 카메라 및 레이다 센서모듈, 초음파 센서모듈, 적외선 센서모듈 중 적어도 하나 이상에서 감지될 수 있으나 이에 한정하지 않는다.
이때 상기 감지정보는 상기 타차량의 외형 예를 들어, 크기, 길이 및 모서리영역 등의 정보를 포함할 수 있고, 상기 타차량의 위치, 상기 타차량과 상기 자차량과의 거리 및 상대속도 등을 포함할 수 있다.
즉, 획득부(210)는 상기 자차량에 장착된 각종 센서를 포함할 수 있고, 또는 상기 자차량 내의 통신망을 통해 상기 각종 센서 및 상기 주행 지원 시스템으로부터 감지된 정보를 수신할 수 있다.
다시 말해, 획득부(210)는 인터넷을 비롯한 ISDN(Integrated Services Digital Network), ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line), LAN(Local Area Network), Ethernet, CAN(Controller Area Network), TCP/IP 기반 통신망, 광통신망, CDMA, WCDMA 등의 이동 통신망을 포함하는 무선 통신망, 지그비(Zigbee), 블루투스 (Bluetooth) 등의 근거리 통신망을 포함할 수 있다.
그리고 획득부(210)는 상기 자차량의 차속 및 상기 자차량의 토크 센서에 의해 감지된 조향 토크에 상응하는 상기 어시스트 전류를 매핑한 어시스트 제어 맵(Assist Control Map)를 획득할 수 있다. 구체적으로, 획득부(210)는 전동식 동력 조향 시스템(EPS, 20)으로부터 상기 어시스트 제어 맵을 획득할 수 있다.
일반적인 전동식 동력 조향 시스템(EPS, 20)은 스티어링 휠, 운전자가 차량의 스티어링 휠 에 가하는 조향력을 감지하는 토크 센서, 상기 스티어링 휠의 조향 각도를 감지하는 조향각 센서, 상기 스티어링 휠에 가해지는 조향 보조 동력을 발생시키는 모터, 상기 모터를 제어하는 전자 제어수단(ECU; Electronic Control Unit) 등을 포함할 수 있다.
이때, 상기 토크 센서는 상기 스티어링 휠의 회전방향을 감지하여 감지된 정보에 따라 (+) 또는 (-)의 전기신호를 생성할 수 있고, 상기 조향각 센서도 상기 스티어링 휠의 회전각에 비례하는 전기신호를 출력하며, 상기 스티어링 휠의 회전방향에 따라 (+) 또는 (-)의 전기신호를 생성할 수 있다.
그리고 상기 모터는 상기 전자 제어수단(ECU)으로부터 수신된 제어신호에 따라 조향 보조 동력을 발생시키는데, 상기 전자 제어수단(ECU)은 상기 토크 센서와 상기 조향각 센서로부터 수신된 상기 전기신호에 기초하여 기설정된 어시스트 제어 맵으로부터 목표 조향 토크값을 연산하고, 상기 목표 조향 토크값에 따른 상기 제어신호 즉, 어시스트 전류 신호를 상기 모터로 송신할 수 있다.
따라서 상기 전자 제어수단(ECU)은 기설정된 상기 어시스트 제어 맵을 기반으로 연산된 상기 어시스트 전류를 상기 모터에 인가함으로써, 상기 모터가 상기 목표 조향 토크값에 따라 상기 조향 보조 동력을 출력하도록 제어할 수 있다.
이때, 상기 어시스트 제어 맵은 도 5를 참조하여 자세히 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 어시스트 제어 맵의 일례이다. 그러나 본 발명의 도 5는 어시스트 제어 맵의 일례일 뿐이며, 차종에 따라 기설정된 어시스트 제어 맵은 달라질 수 있다.
도 5를 살펴보면, 차속이 증가함에 따라 어시스트 전류값이 감소함을 알 수 있으며, 상기 어시스트 전류값은 조향 토크값에 비례함을 알 수 있다.
즉, 차량의 속도가 빨라지면 전동식 동력 조향 시스템(EPS, 20)의 모터에 인가되는 상기 어시스트 전류가 감소하므로 스티어링 휠의 조향감이 무거워져, 운전자에게 주행 안정감을 줄 수 있다.
반면에, 고속 주행시 충돌 위험 상황이 발생한 경우에는 상기 스티어링 휠의 조향감이 무거워지면 차량의 급격한 방향 전환이 어려워져 충돌을 회피하기 어려울 수 있다.
따라서, 상기 자차량의 현재 차속이 100 km/h인 경우에 도 5에 도시된 어시스트 제어 맵을 기반으로 하여 한 단계 낮은 속도인 80 km/h에 따른 어시스트 전류를 상기 모터로 출력하면, 상기 자차량의 스티어링 휠의 조향감이 가벼워지므로 충돌 위험시 급속한 방향 전환이 용이할 수 있다.
연산부(220)는 획득부(210)에서 획득된 상기 자차량 및 상기 타차량의 속도, 상기 타차량의 크기 및 위치 등을 이용하여 충돌예상시간을 연산할 수 있다.
도 1을 참조하여 설명하면, 연산부(220)는 획득된 상기 정보들을 기반으로 자차량(11)과 전측방에 위치한 장애물 즉, 타차량(12) 사이의 이격거리 L을 산출하고, 상기 이격거리 L을 상대속도로 나눈 값인 충돌예상시간(TTC)을 연산할 수 있다.
또한, 연산부(220)는 획득부(210)에서 획득된 상기 자차량의 조향각, 위치, 상기 자차량이 주행하는 차선 등을 이용하여 상기 방향각도를 연산할 수 있다.
도 1을 참조하여 설명하면, 연산부(220)는 획득된 상기 정보들을 기반으로 자차량(11)의 진행 방향 및 상기 차선을 검출하여 상기 진행 방향의 연장선과 상기 차선 사이의 각도(θ)인 상기 방향각도(θ)를 연산할 수 있다.
판단부(230)는 획득부(210)로부터 수신된 상기 어시스트 제어 맵을 기반으로 상기 가상차속을 결정하고, 상기 가상차속에 상응하는 상기 어시스트 전류를 산출할 수 있다.
이때, 상기 가상차속은 상기 자차량의 현재차속과 상관없이 전동식 동력 조향 시스템(20, EPS)의 상기 어시스트 전류를 가변시키기 위해 가상으로 설정되는 차속일 수 있다. 즉, 판단부(230)가 상기 가상차속에 따라 상기 어시스트 전류를 산출하고, 상기 어시스트 전류의 출력 신호를 전동식 동력 조향 시스템(20, EPS)으로 전송하면 상기 현재차속과는 상관없이 상기 가상차속에 따라 상기 스티어링 휠의 조향감이 가벼워 질 수 있다.
또한, 판단부(230)는 연산부(220)에서 연산된 상기 충돌예상시간이 기설정된 상기 임계시간 미만이고, 상기 방향각도가 기설정된 상기 임계각도 이상으로 판단되면, 제1 속도로 주행하고 있는 상기 자차량의 상기 가상차속을 제2 속도로 결정할 수 있다.
이때, 상기 제2 속도는 상기 제1 속도의 크기보다 작은 크기를 가지는 속도이며, 상기 제2 속도는 상기 어시스트 제어 맵을 기반으로 결정할 수 있다. 그리고 기설정된 상기 임계시간 및 상기 임계각도는 상기 자차량의 차종에 따라 변경될 수 있다.
예를 들어, 상기 자차량의 현재 주행 속도인 상기 제1 속도가 120 km/h인 경우에, 판단부(230)가 상기 충돌예상시간을 상기 임계시간 미만으로 판단하고, 상기 방향각도를 상기 임계각도 이상으로 판단하면, 상기 어시스트 제어 맵을 기반으로 120 km/h보다 낮은 단계의 속도인 100 km/h를 상기 제2 속도로 결정할 수 있다.
그러면 판단부(230)는 다시 상기 어시스트 제어 맵을 기반으로 상기 제2 속도인 100 km/h에 상응하는 상기 어시스트 전류 즉, 증가한 어시스트 전류값을 산출할 수 있다.
반면에, 판단부(230)는 연산부(220)에서 연산된 상기 충돌예상시간이 기설정된 상기 임계시간 이상이거나 또는 상기 방향각도가 기설정된 상기 임계각도 미만으로 판단되면, 상기 제1 속도로 주행하고 있는 상기 자차량의 상기 가상차속을 상기 제1 속도로 유지할 수 있다.
예를 들어, 상기 자차량의 현재 주행 속도인 상기 제1 속도가 120 km/h인 경우에, 판단부(230)가 상기 충돌예상시간을 상기 임계시간 이상으로 판단하고, 상기 방향각도를 상기 임계각도 미만으로 판단하면, 상기 자차량에 전방 충돌 위험이 없는 것으로 판단한 것이므로 상기 제1 속도인 120 km/h에 상응하는 어시스트 전류값을 그대로 유지할 수 있다.
출력부(240)는 판단부(230)에서 산출된 상기 어시스트 전류의 출력 신호를 생성하여 전동식 동력 조향 시스템(EPS, 20)으로 출력할 수 있다. 그러면 상기 어시스트 전류의 출력 신호를 수신한 전동식 동력 조향 시스템(EPS, 20)의 상기 전자 제어수단(ECU)은 증가한 상기 어시스트 전류값에 따라 조향 보조 동력을 상기 모터로 출력할 수 있다.
즉, 전방 충돌 위험 발생시 전동식 동력 조향 시스템(EPS, 20)의 조향 보조 동력이 증가하기 때문에 운전자가 스티어링 휠을 쉽게 조향함으로써, 고속 주행시에도 전방 충돌을 용이하게 회피할 수 있다.
더불어, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 제어장치(200)는 상술한 획득부(210), 연산부(220), 판단부(230) 및 출력부(240)를 포함하고, 연산된 상기 충돌예상시간 및 상기 방향각도를 저장하고, 상기 어시스트 제어 맵, 상기 차속 및 상기 가상차속에 상응하는 상기 어시스트 전류 중에서 적어도 하나 이상을 저장하는 저장부(250)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 저장부(250)는 저장된 상기 충돌예상시간 및 상기 방향각도에 대응하는 상기 가상차속을 매핑하거나 또는 상기 충돌예상시간 및 상기 방향각도에 대응하는 상기 어시스트 전류를 매핑할 수 있다.
다시 말해, 고속 주행 중인 상기 자차량에 충돌 위험 상황이 다시 발생한 경우에, 획득부(210)가 전동식 동력 조향 시스템(EPS, 20)으로부터 상기 어시스트 제어 맵을 수신하여 판단부(230)가 상기 제2 속도를 연산하고, 상기 제2 속도에 상응하는 상기 어시스트 전류를 산출하는 과정을 거치는데, 이러한 일련의 과정없이, 저장부(250)에 매핑된 정보를 이용하여 상기 제2 속도 또는 상기 어시스트 전류를 바로 산출할 수 있다.
즉, 저장부(250)의 매핑된 정보를 이용함으로써, 충돌 위험이 발생한 급박한 상황에서 연산 처리 비용을 감소시키므로, 상기 자차량의 전측방 충돌을 더욱 빠르게 회피할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 제어방법의 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 제어방법은 자차량의 주행정보 및 타차량의 감지정보를 획득하는 획득단계(S300), 획득된 상기 주행정보 및 상기 감지정보를 기반으로 충돌예상시간(TTC; Time To Collision)를 연산하고, 상기 자차량의 진행 방향의 연장선과 차선 사이의 방향각도를 연산하는 연산단계(S310), 상기 충돌예상시간이 임계시간 미만인지 판단하고, 상기 방향각도가 임계각도 이상인지를 판단하여 상기 자차량의 가상차속을 결정하는 판단단계(S320) 및 결정된 상기 차속에 대응하는 조향 보조 동력에 따른 어시스트 전류(Assist Current)의 출력 신호를 송신하는 출력단계(S330)를 포함할 수 있다.
획득단계(S300)는 상기 자차량의 차속 및 상기 자차량의 토크 센서에 의해 감지된 조향 토크에 상응하는 상기 어시스트 전류를 매핑한 어시스트 제어 맵(Assist Control Map)을 획득할 수 있다.
그리고 연산단계(S310)는 획득단계(S300)에서 획득된 상기 자차량 및 상기 타차량의 속도, 상기 타차량의 크기 및 위치 등을 이용하여 충돌예상시간을 연산할 수 있다.
또한, 연산단계(S310)는 획득단계(S300)에서 획득된 상기 자차량의 조향각, 위치, 상기 자차량이 주행하는 차선 등을 이용하여 상기 방향각도를 연산할 수 있다.
그리고 판단단계(S320)는 획득단계(S300))에서 수신된 상기 어시스트 제어 맵을 기반으로 상기 가상차속을 결정하고, 상기 가상차속에 상응하는 상기 어시스트 전류를 산출할 수 있다.
이때, 판단단계(S320)는 연산단계(S310)에서 연산된 상기 충돌예상시간이 상기 임계시간 미만이고, 상기 방향각도가 상기 임계각도 이상으로 판단되면, 제1 속도로 주행하고 있는 상기 자차량의 상기 가상차속을 제2 속도로 결정할 수 있다.
이때, 상기 제2 속도는 상기 제1 속도의 크기보다 작은 크기를 가지는 속도이며, 상기 제2 속도는 상기 어시스트 제어 맵을 기반으로 결정할 수 있다.
반면에, 판단단계(S320)는 연산단계(S310)에서 연산된 상기 충돌예상시간이 기설정된 상기 임계시간 이상이거나 또는 상기 방향각도가 기설정된 상기 임계각도 미만으로 판단되면, 상기 제1 속도로 주행하고 있는 상기 자차량의 상기 가상차속을 상기 제1 속도로 유지할 수 있다.
출력단계(S330)는 판단단계(S320)에서 판단된 산출된 상기 어시스트 전류의 출력 신호를 생성하여 전동식 동력 조향 시스템(EPS, 20)으로 출력할 수 있다.
그러면 상기 어시스트 전류의 출력 신호를 수신한 전동식 동력 조향 시스템(EPS, 20)의 상기 전자 제어수단(ECU)은 증가한 상기 어시스트 전류값에 따라 조향 보조 동력을 상기 모터로 출력할 수 있다.
즉, 전방 충돌 위험 발생시 전동식 동력 조향 시스템(EPS, 20)의 조향 보조 동력이 증가하기 때문에 운전자가 스티어링 휠을 쉽게 조향함으로써, 고속 주행시에도 전방 충돌을 용이하게 회피할 수 있다.
더불어, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 제어방법은 상술한 획득단계(S300), 연산단계(S310), 판단단계(S320) 및 출력단계(S330)를 포함하고, 연산된 상기 충돌예상시간 및 상기 방향각도를 저장하고, 상기 어시스트 제어 맵, 상기 차속 및 상기 가상차속에 상응하는 상기 어시스트 전류 중에서 적어도 하나 이상을 저장하는 저장단계(S340)를 더 포함할 수 있다.
저장단계(S340)는 저장된 상기 충돌예상시간 및 상기 방향각도에 대응하는 상기 차속을 매핑하거나 또는 상기 충돌예상시간 및 상기 방향각도에 대응하는 상기 어시스트 전류를 매핑할 수 있다. 따라서 상기 어시스트 전류를 산출하는 연산 과정없이 저장단계(S340)에서 매핑된 정보를 이용하여 상기 제2 속도 또는 상기 어시스트 전류를 바로 산출할 수 있다.
즉, 저장단계(S340)에서 매핑된 정보를 이용함으로써, 충돌 위험이 발생한 급박한 상황에서 연산 처리 비용을 감소시키므로, 상기 자차량의 전방 충돌을 더욱 빠르게 회피할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 제어방법을 구체적으로 설명하는 흐름도이다.
획득단계(S300)에서, 카메라 및 레이다 센서모듈, 초음파 센서모듈, 적외선 센서모듈 중 적어도 하나 이상을 포함하는 각종 센서 모듈과 GPS, 또는 차선이탈 방지 및 제어 장치(LDWS & LKAS), 스마트 크루즈 컨트롤(SCC), 주차 지원 시스템(SPAS) 등을 포함하는 각종 주행 지원 시스템으로부터 실시간으로 자차량의 주행정보 및 타차량의 감지정보를 획득한다(S400).
이때, 상기 자차량의 주행정보는 상기 자차량의 속도정보, 조향정보 및 위치정보 중에서 적어도 하나 이상을 포함하며, 상기 감지정보는 상기 타차량의 위치정보, 속도정보 및 외형정보 중 적어도 하나 이상을 포함한다. 그리고 상기 자차량의 현재 주행 속도는 제1 속도이다.
또한, 전동식 동력 조향 시스템(EPS)으로부터 상기 자차량의 차속 및 상기 자차량의 토크 센서에 의해 감지된 조향 토크에 상응하는 상기 어시스트 전류를 매핑한 어시스트 제어 맵을 획득한다(S410).
연산단계(S310)에서, 상기 주행정보 및 상기 감지정보를 이용하여 충돌예상시간(TTC)을 연산한다(S420). 즉, 획득단계(S300)에서 획득된 상기 자차량 및 상기 타차량의 속도, 상기 타차량의 크기 및 위치 등을 이용하여 상기 충돌예상시간을 연산한다.
또한, 상기 주행정보 및 상기 감지정보를 이용하여 상기 자차량의 진행 방향의 연장선과 차선을 검출하고, 상기 연장선과 상치 차선 사이의 각도인 방향각도를 연산한다(S430). 즉, 획득단계(S300)에서 획득된 상기 자차량의 조향각, 위치, 상기 자차량이 주행하는 차선 등을 이용하여 상기 방향각도를 연산한다.
그러면 판단단계(S320)에서, 상기 방향각도가 임계각도 이상인지 판단한다(S440).
여기에서, 판단단계(S320)는 획득단계(S300))로부터 수신된 상기 어시스트 제어 맵을 기반으로 가상차속을 결정하고, 상기 가상차속에 상응하는 어시스트 전류를 산출할 수 있다.
이때, 상기 방향각도가 상기 임계각도 미만이면, 상기 자차량은 전측방 충돌 위험 상태가 아니므로, 상기 가상차속은 상기 제1 속도로 유지하고(S460), 다시 실시간으로 상기 주행정보 및 상기 감지정보를 획득한다(S400).
반면에, 상기 방향각도가 상기 임계각도 이상이면, 상기 충돌예상시간이 임계시간 미만인지 판단한다(S450).
이때, 상기 충돌예상시간이 상기 임계시간 이상이면, 상기 자차량은 전방 충돌 위험 상태가 아니므로, 상기 가상차속은 상기 제1 속도로 유지한다(S460), 다시 실시간으로 상기 주행정보 및 상기 감지정보를 획득한다(S400).
반면에, 상기 충돌예상시간이 상기 임계시간 미만이면, 상기 자차량은 전측방 충돌 위험 상태로 충돌을 회피해야 하므로 수신된 어시스트 제어 맵으로부터 제2 속도를 산출한다(S470). 이때, 상기 제2 속도는 상기 제1 속도보다 느린 속도이다.
따라서, 상기 자차량의 상기 가상차속을 상기 제2 속도로 결정한다(S480).
그러면 상기 어시스트 제어 맵으로부터 상기 제2 속도에 상응하는 어시스트 전류를 산출한다(S490).
그리고 출력단계(S330)에서, 산출된 상기 어시스트 전류의 출력 신호를 전동식 동력 조향 시스템(EPS)으로 송신한다(S500).
그러면 상기 어시스트 전류의 출력 신호를 수신한 전동식 동력 조향 시스템(EPS, 20)은 증가한 상기 어시스트 전류값에 따라 증가한 조향 보조 동력을 출력하므로, 운전자가 스티어링 휠을 쉽게 조향함으로써, 고속 주행시에도 전방 충돌을 용이하게 회피할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전동식 동력 조향 제어장치 및 제어방법은 전측방 충돌을 감지하고 충돌을 회피하기 위해 차량을 제어하므로 운전자에게 주행의 안정성을 제공할 수 있다.
또한, 전동식 동력 조향 시스템(EPS)의 조향 보조 동력을 위험 상황에 따라 가변하므로 주행의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
더불어, 본 발명에 따른 전동식 동력 조향 제어장치 및 제어방법은 차량의 충돌을 방지하는 시스템을 포함하는 모든 주행 지원 방식에 적용이 가능하다.
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.
또한, 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
20 : 전동식 동력 조향 시스템(EPS)
200 : 전동식 동력 조향 제어장치
210 : 획득부 220 : 연산부
230 : 판단부 240 : 출력부
250 : 저장부

Claims (15)

  1. 자차량의 주행정보 및 타차량의 감지정보를 획득하는 획득부;
    획득된 상기 주행정보 및 상기 감지정보를 기반으로 충돌예상시간(TTC; Time To Collision)를 연산하고, 상기 자차량의 진행 방향의 연장선과 차선 사이의 방향각도를 연산하는 연산부;
    상기 충돌예상시간이 임계시간 미만인지 판단하고, 상기 방향각도가 임계각도 이상인지를 판단하여 상기 자차량의 가상차속을 결정하는 판단부; 및
    결정된 상기 가상차속에 대응하는 조향 보조 동력에 따른 어시스트 전류(Assist Current)의 출력 신호를 송신하는 출력부; 를 포함하며,
    상기 판단부는,
    어시스트 제어 맵을 기반으로 상기 가상차속을 결정하고, 상기 가상차속에 상응하는 상기 어시스트 전류를 산출하되,
    상기 충돌예상시간이 상기 임계시간 미만이고, 상기 방향각도가 상기 임계각도 이상이면, 제1 속도로 주행하고 있는 상기 자차량의 상기 가상차속을 제2 속도로 결정하며,
    상기 제2 속도는,
    상기 어시스트 제어 맵을 기반으로 미리 설정된 복수개의 단계 중 상기 제1 속도 보다 한 단계 작은 속도로 결정되는 전동식 동력 조향 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주행정보는 상기 자차량의 속도정보, 조향정보 및 위치정보 중에서 적어도 하나 이상을 포함하고,
    상기 감지정보는 상기 타차량의 위치정보, 속도정보 및 외형정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 전동식 동력 조향 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 획득부는,
    상기 자차량의 차속 및 상기 자차량의 토크 센서에 의해 감지된 조향 토크에 상응하는 상기 어시스트 전류를 매핑하여 상기 어시스트 제어 맵을 획득하는 전동식 동력 조향 제어장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    연산된 상기 충돌예상시간 및 상기 방향각도를 저장하고,
    상기 어시스트 제어 맵, 상기 차속 및 상기 가상차속에 상응하는 상기 어시스트 전류 중에서 적어도 하나 이상을 저장하는 저장부;를 더 포함하는 전동식 동력 조향 제어장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 저장부는,
    저장된 상기 충돌예상시간 및 상기 방향각도에 대응하는 상기 가상차속을 매핑하거나 또는 상기 충돌예상시간 및 상기 방향각도에 대응하는 상기 어시스트 전류를 매핑하는 전동식 동력 조향 제어장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 충돌예상시간이 상기 임계시간 이상이거나 또는 상기 방향각도가 상기 임계각도 미만이면, 상기 제1 속도로 주행하고 있는 상기 자차량의 상기 가상차속을 상기 제1 속도로 유지하는 전동식 동력 조향 제어장치.
  9. 삭제
  10. 자차량의 주행정보 및 타차량의 감지정보를 획득하는 획득단계;
    획득된 상기 주행정보 및 상기 감지정보를 기반으로 충돌예상시간(TTC; Time To Collision)를 연산하고, 상기 자차량의 진행 방향의 연장선과 차선 사이의 방향각도를 연산하는 연산단계;
    상기 충돌예상시간이 임계시간 미만인지 판단하고, 상기 방향각도가 임계각도 이상인지를 판단하여 상기 자차량의 가상차속을 결정하는 판단단계; 및
    결정된 상기 가상차속에 대응하는 조향 보조 동력에 따른 어시스트 전류(Assist Current)의 출력 신호를 송신하는 출력단계; 를 포함하며,
    상기 판단단계는,
    어시스트 제어 맵을 기반으로 상기 가상차속을 결정하고, 상기 가상차속에 상응하는 상기 어시스트 전류를 산출하되,
    상기 충돌예상시간이 상기 임계시간 미만이고, 상기 방향각도가 상기 임계각도 이상이면, 제1 속도로 주행하고 있는 상기 자차량의 상기 가상차속을 제2 속도로 결정하며,
    상기 제2 속도는,
    상기 어시스트 제어 맵을 기반으로 미리 설정된 복수개의 단계 중 상기 제1 속도 보다 한 단계 작은 속도로 결정되는 전동식 동력 조향 제어방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 획득단계는,
    상기 자차량의 차속 및 상기 자차량의 토크 센서에 의해 감지된 조향 토크에 상응하는 상기 어시스트 전류를 매핑하여 상기 어시스트 제어 맵을 획득하는 전동식 동력 조향 제어방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    연산된 상기 충돌예상시간 및 상기 방향각도를 저장하고,
    상기 어시스트 제어 맵, 상기 차속 및 상기 가상차속에 상응하는 상기 어시스트 전류 중에서 적어도 하나 이상을 저장하는 저장단계;를 더 포함하는 전동식 동력 조향 제어방법.
  13. 삭제
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 판단단계는,
    상기 충돌예상시간이 상기 임계시간 이상이거나 또는 상기 방향각도가 상기 임계각도 미만이면, 상기 제1 속도로 주행하고 있는 상기 자차량의 상기 가상차속을 상기 제1 속도로 유지하는 전동식 동력 조향 제어방법.
  15. 삭제
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