KR102409844B1 - 차량 자가 휠 정렬 모듈 및 그 방법 - Google Patents

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함휘수
김주형
진효민
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 휠 정렬 모듈은 차량 속도, 차량 조향각, 도로 노면 상태, 도로 기울기 및 차량 기울기 중 적어도 하나의 상태를 검출하고, 상기 검출된 상태 정보에 따라 차량 직진 여부를 판단하는 운전 상태 검출 모듈; 상기 운전 상태 검출 모듈에서 차량 직진 상태라고 판단하는 경우, 휠 모터 구동 인버터의 전류를 검출하는 휠 전류 검출 모듈; 상기 운전 상태 검출 모듈에서 차량 직진 상태라고 판단하는 경우, 휠 요모멘트를 검출하는 휠 요모멘트 검출 모듈; 및 상기 휠 전류 검출 모듈에서 검출된 상기 휠 모터 구동 인버터의 전류와 상기 휠 요모멘트 검출 모듈에서 검출된 상기 휠 요모멘트를 이용하여 휠 모터 구동 인버터의 전류를 제어하는 휠 전류 제어 모듈을 포함한다.

Description

차량 자가 휠 정렬 모듈 및 그 방법{Vehicle self-aligning module and method using electric independent steering system}
본 발명은 전동화 독립조향시스템을 이용한 차량 자가휠정렬 모듈 및 그 방법에 관한 것이다.
차량의 휠 얼라인먼트는 차량의 주행 중 마찰, 중력, 원심력 및 관성으로 인한 모든 힘을 균형있게 노면에 작용하도록 하는 차륜의 정렬을 의미하며, 차량의 직진성, 접지 성능, 타이어 수명연장, 연료 절감뿐만 아니라, 고속 주행시 안전성을 확보해야 한다. 이러한 휠 얼라인먼트는 노면 요철, 과속방지턱 등으로 인한 충격, 차량의 접촉사고 등으로 설정 상태가 틀어질 수 있기 때문에 주기적으로 보정되어야 한다.
차량 운행 중 주행/제동 시 차량의 쏠림, 제동 중 조향 조작 불가, 무거워진 조향휠 조작감, 조향휠 흔들림, 직진 주행 시 조향휠 틀어짐과 같은 차량의 휠 얼라인먼트의 이상으로 발생되는 문제들은 정비사 또는 숙달된 운전자들이 직간접적으로 인지할 수 있으나, 일반적인 운전자는 판단하기 어려우며, 또한 조향제어 기반 운전자 주행보조 기능이 수행되는 경우에는 제어 성능 문제인지, 휠 얼라인먼트 이상인지를 판단하기 어려워진다. 더욱이 시스템이 운전을 하는 자율주행차량 등에서는 탑승객이 직접적으로 주행에 관여하지 않기 때문에 휠 얼라인먼트의 이상 여부를 확인하기 어려워 상대적으로 큰 급제동 또는 회피 조향 발생 시 사고로 이어질 가능성이 높아진다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 전동화 독립조향시스템을 이용한 차량 자가휠정렬 모듈 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 정렬 모듈은 차량 속도, 차량 조향각, 도로 노면 상태, 도로 기울기 및 차량 기울기 중 적어도 하나의 상태를 검출하고, 상기 검출된 상태 정보에 따라 차량 직진 여부를 판단하는 운전 상태 검출 모듈; 상기 운전 상태 검출 모듈에서 차량 직진 상태라고 판단하는 경우, 휠 모터 구동 인버터의 전류를 검출하는 휠 전류 검출 모듈; 상기 운전 상태 검출 모듈에서 차량 직진 상태라고 판단하는 경우, 휠 요모멘트를 검출하는 휠 요모멘트 검출 모듈; 및 상기 휠 전류 검출 모듈에서 검출된 상기 휠 모터 구동 인버터의 전류와 상기 휠 요모멘트 검출 모듈에서 검출된 상기 휠 요모멘트를 이용하여 휠 모터 구동 인버터의 전류를 제어하는 휠 전류 제어 모듈을 포함한다.
상기 휠은 차량에 포함된 복수의 휠을 포함하고, 상기 복수의 휠 각각은 토(Toe) 정렬, 캠버(Camber) 정렬, 캐스터(Caster) 정렬 중 적어도 하나의 휠 정렬을 위한 구동 모터를 포함할 수 있다.
상기 휠 전류 제어 모듈은 상기 휠 요모멘트가 0이 되도록 상기 휠 모터 구동 인버터에 전류를 인가할 수 있다.
차량 주행 상태에서 상기 휠 전류 제어 모듈에서 상기 휠 모터 구동 인버터에 인가되는 전류의 값을 누적하여 저장하는 저장 모듈을 포함하고, 상기 저장 모듈에 저장된 전류의 값이 제1값을 초과하는 경우 운전자에게 휠 재장착이 필요함을 알리는 알림 모듈을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 정렬 방법은 차량 속도, 차량 조향각, 도로 노면 상태, 도로 기울기 및 차량 기울기 중 적어도 하나의 상태를 검출하는 단계; 상기 검출된 상태 정보에 따라 차량 직진 여부를 판단하는 단계; 차량 직진 상태라고 판단하는 경우, 휠 모터 구동 인버터의 전류를 검출하는 단계; 차량 직진 상태라고 판단하는 경우, 휠 요모멘트를 검출하는 단계; 및 검출된 상기 휠 모터 구동 인버터의 전류와 검출된 상기 휠 요모멘트를 이용하여 휠 모터 구동 인버터의 전류를 제어하는 단계를 포함한다.
상기 휠은 차량에 포함된 복수의 휠을 포함하고, 상기 복수의 휠 각각은 토(Toe) 정렬, 캠버(Camber) 정렬, 캐스터(Caster) 정렬 중 적어도 하나의 휠 정렬을 위한 구동 모터를 포함할 수 있다.
휠 모터 구동 인버터의 전류를 제어하는 단계는 상기 휠 요모멘트가 0이 되도록 상기 휠 모터 구동 인버터에 전류를 인가할 수 있다.
차량 주행 상태에서 휠 정렬을 위해 상기 휠 모터 구동 인버터에 인가되는 전류의 값을 누적하여 저장하는 단계; 및 저장된 전류의 값이 제1값을 초과하는 경우 운전자에게 휠 재장착이 필요함을 알리는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 차량 휠에 적용되는 코너 모듈을 통해 차량 정비소에 가지 않고도 자가 휠 정렬이 수행될 수 있다.
차량 주행 중에 휠 정렬이 수행되므로 쏠림 방지 및 직진 주행이 보장될 수 있다.
운전자에게 휠 정렬 상태 정보를 제공하여 적절한 차량 정비 시기를 안내할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 차량 휠 얼라인먼트의 항목인 토(Toe), 캠버(Camber), 캐스터(Caster)를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 코너 모듈을 도시한 것이다.
도 5는 Steer-By-Wire 시스템을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 정렬 모듈의 블록도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휠 정렬 모듈의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 정렬 동작 과정의 순서도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 휠 정렬 동작 과정의 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 정렬 방법의 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휠 정렬 방법의 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합 또는 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, 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 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결', '결합', 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위)" 또는 "하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, "상(위)" 또는 "하(아래)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우 뿐만 아니라, 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위)" 또는 "하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다.
도 1 내지 도 3은 차량 휠 얼라인먼트의 항목인 토(Toe), 캠버(Camber), 캐스터(Caster)를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 토(Toe)는 노면에 충격에 가장 쉽게 변하는 값이다. 차체를 위에서 볼 때 좌우 바퀴의 벌어진 각도로 진행 방향에 대해 바깥으로 벌어져 있는 상태는 "토-아웃(toe-out)", 안쪽으로 오므려져 있는 상태가 "토-인(toe-in)"이다. 직진성에 큰 영향을 주며, 극단적인 "토-인(toe-in)"의 경우 타이어의 바깥쪽이, 반대인 "토-아웃(toe-out)"의 경우 타이어의 안쪽의 마모 진행이 빠르게 된다. 토(Toe) 값의 경우는 앞, 뒤 각각의 설정을 다르게 하므로 많은 경우의 수가 생겨 주행 성향을 극단적으로도 바꿀 수 있다.
도 2를 참조하면, 캠버(Camber)는 차량을 정면에서 보았을 때 타이어 아래쪽이 벌어지는 상태가 "마이너스 캠버(Negative Camber)", 위쪽이 벌어지는 상태가 "플러스 캠버(Positive Camber)"이다. "마이너스 캠버(Negative Camber)"의 경우 코너링의 그립을 증대시켜 코너 안정성이 좋으나 직진성에서의 타이어의 편마모를 발생시킬 수 있다. "플러스 캠버(Positive Camber)"의 경우 코너 안정성은 부족하지만, 작은 힘으로도 쉽게 조향이 되어 오프로드 용도나 농업용 차량에 주로 사용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 캐스터(Caster)는 차바퀴를 옆에서 보았을 때 프런트 서스펜션의 경사 각도이다. "플러스 캐스터(positive Caster)"로 갈수록 "언더스티어(Under Steer)"의 성향이 커지고, 반대인 "마이너스 캐스터(Negative Caster)"의 경우 "오버스티어(Over Steer)"의 성향을 얻을 수 있다. 과도한 플러스 캐스터는 고속 안정성에는 좋지만 스티어링 조작이 힘들어질 수 있다.
상기와 같은 항목의 휠 얼라인먼트를 위해서는 주기적으로 차량 정비소에서 차량 정비가 필요했다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 정렬 모듈 및 휠 정렬 방법에서는 코너 모듈이 적용된 휠 구동계에서 휠을 자가 정렬함으로써 시간 및 비용 등을 절감할 수 있는 효과가 있다.
인휠 시스템(In-wheel system)은 전기를 동력원으로 사용하는 차량에서 소형의 개별 모터(인휠 모터)가 차륜의 휠 안에 장착되어 각 차륜을 독립적으로 직접 제어하는 시스템이다. 인휠 시스템은 각 차륜의 휠 안에 개별모터가 장착됨으로써 대형 구동모터를 구비하는 자동차에 비하여 구동계가 단순하여 공간의 활용성이 우수하고, 차륜을 독립적으로 직접 제어함으로써, 각 휠에 대한 독립적인 토크 조절이 가능하여 차량의 거동 성능을 향상시킬 수 있다. 그리고, 좌/우 차륜의 토크 차이를 조절하여 횡력 발생으로 구동에 의한 조향이 가능하며, 변속기나 차동 장치 등의 복잡한 동력 전달 장치를 생략할 수 있게 되는 장점이 있다.
도 4는 코너 모듈을 도시한 것이다. 코너 모듈은 하나의 휠 안에 개별적으로 구동 모터, 조향 시스템, 서스펜션과 같이 여러가지 부품들이 내장될 수 있다.
도 4에 도시된 코너 모듈은 예시적인 것이며, 복수의 구동 모터를 포함하여 토(Toe) 정렬, 캠버(Camber) 정렬, 캐스터(Caster) 정렬을 위한 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 토 정렬을 수행하는 제1방향의 휠 구동을 위한 제1구동 모터, 캠버 정렬을 수행하는 제2방향의 휠 구동을 위한 제2구동 모터, 캐스터 정렬을 수행하는 제3방향의 휠 구동을 위한 제3구동 모터를 포함할 수 있다. 또한, 인버터는 제1 내지 제3구동 모터에 각각 연결되어 제1구동 모터 동작을 위한 제1전류를 인가할 수 있고, 제2구동 모터 동작을 위한 제2전류를 인가할 수 있고, 제3구동 모터 동작을 위한 제3전류를 인가할 수 있다.
도 5는 스티어 바이 와이어(Steer-By-Wire) 시스템을 도시한 것이다. 스티어 바이 와이어는 전기 신호를 바퀴에 전달해 조향하는 방식이다. 전자제어장치가 스티어링 휠에서 보낸 전기신호를 입력 받아 모터 출력을 결정한다. 기계적 연결이 없어 부품 수가 줄어들며, 차량 경량화, 생산시 조립 간소화, 조향시 불필요한 에너지 소모 축소에 따른 연비 향상 등을 기대할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 정렬 모듈의 블록도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휠 정렬 모듈의 블록도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 정렬 동작 과정의 순서도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 휠 정렬 동작 과정의 순서도이다.
본 발명의 실시예에 따른 휠 정렬 모듈(10)은 운전 상태 검출 모듈(11), 휠 전류 검출 모듈(12), 휠 요모멘트 검출 모듈(13) 및 휠 전류 제어 모듈(14)을 포함하고, 저장 모듈(15), 알림 모듈(16)을 포함할 수 있다.
운전 상태 검출 모듈(11)은 차량의 차량 속도, 차량 조향각, 도로 노면 상태, 도로 기울기 및 차량 기울기 중 적어도 하나의 상태를 검출할 수 있다.
ADAS(Advanced Driver Assistance Systems) 장비를 통해 도로 노면의 상태 및 도로 기울기 등에 대한 정보를 검출할 수 있다. ADAS 장비는 각종 센서, 카메라 모듈, 라이다 센서 등을 포함할 수 있다. 차량 내 센서들을 통해 차량 속도, 차량 조향각, 차량 기울기 등에 대한 정보를 검출할 수 있다.
운전 상태 검출 모듈(11)은 검출된 차량 및 도로 상태 정보에 따라 차량 직진 여부를 판단할 수 있다. 차량 직진 상태는 휠 자가 정렬(Self-Aligning)의 활성화 조건(Enable Condition)일 수 있다. 예를 들어, 차량이 커브 도로 주행하는 경우, 휠 자가 정렬을 위한 활성화 조건을 만족하지 않는 상태일 수 있다. 또한, 차량이 미끄러운 도로를 주행하는 경우, 휠 자가 정렬을 위한 활성화 조건을 만족하지 않는 상태일 수 있다.
휠 자가 정렬을 위한 활성화 조건은 차량 속도가 일정값 이하인지 여부, 차량 기울기가 오차범위 내의 수평 상태인지 여부, 도로 기울기가 오차 범위 내의 수평 상태인지 여부, 차량 조향각이 오차 범위 내의 0의 값을 만족하는지 여부 등과 같은 조건들을 포함할 수 있다. 이는 예시적인 것에 불과하고 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
휠 전류 검출 모듈(12)은 휠 모터 구동 인버터의 전류를 검출할 수 있다.
보다 구체적으로, 휠 전류 검출 모듈(12)은 운전 상태 검출 모듈(11)에서 차량 직진상태라고 판단하는 경우, 휠 자가 정렬 모드로 전환되어 휠 모터 구동 인버터의 전류를 검출할 수 있다. 여기서, 휠 모터는 스티어링 휠에 의해 조작되는 조향각에 따라 휠 선회 구동을 위한 모터를 의미할 수 있다. 휠 모터 구동 인버터는 차량에 포함된 모든 휠에 각각 연결되어 스티어링 휠에 의해 입력되는 조향각에 따라 선회 각도 추종을 위하여 휠에 전류를 인가하는 구성일 수 있다.
휠 구동 모터는 스티어링 휠의 조향각에 따라 선회 각도를 조향하는 모터 이외에 복수의 구동 모터를 더 포함할 수 있다. 토(Toe) 정렬을 수행하는 제1방향의 휠 구동을 위한 제1구동 모터, 캠버(Camber) 정렬을 수행하는 제2방향의 휠 구동을 위한 제2구동 모터, 캐스터(Caster) 정렬을 수행하는 제3방향의 휠 구동을 위한 제3구동 모터를 포함할 수 있다. 휠 모터 구동 인버터는 제1 내지 제3구동 모터에 각각 연결되어 제1구동 모터의 동작을 위한 제1전류를 인가할 수 있고, 제2구동 모터의 동작을 위한 제2전류를 인가할 수 있고, 제3구동 모터의 동작을 위한 제3전류를 인가할 수 있다.
휠 요모멘트 검출 모듈(13)은 운전 상태 검출 모듈(11)에서 차량 직진 상태라고 판단하는 경우, 휠 자가 정렬 모드로 전환되어 휠 요모멘트(Yaw-moment)를 검출할 수 있다. 휠 요모멘트는 지면의 수직축을 기준으로 휠을 회전시키는 힘을 의미할 수 있다. 휠 요모멘트 검출 모듈(13)에서 검출된 휠 요모멘트의 값이 0이 아닌 경우, 휠이 정렬 상태에 있지 않은 것을 의미할 수 있다. 휠 요모멘트 검출 모듈(13)에서 검출된 휠 요모멘트의 값이 오차범위 내의 0인 경우, 휠이 정렬 상태에 있는 것을 의미할 수 있다.
휠 요모멘트 검출 모듈(13)은 휠 롤모멘트(Roll-moment) 및 휠 피치모멘트(Pitch-moment) 중 적어도 하나를 더 검출할 수 있다. 휠 롤모멘트는 차량 전후 방향의 축 주변으로 휠을 회전시키는 힘을 의미할 수 있다. 휠 피치모멘트는 차량 좌우 방향의 축 주변으로 휠을 회전시키는 힘을 의미할 수 있다.
휠 요모멘트 검출 모듈(13)에서 검출한 휠 요모멘트, 휠 롤모멘트 및 휠 피치모멘트의 값이 모두 0인 경우, 휠 자가 정렬이 필요하지 않은 휠 정렬 상태일 수 있다. 휠 요모멘트 검출 모듈(13)에서 검출한 휠 요모멘트, 휠 롤모멘트 및 휠 피치모멘트 중 적어도 하나의 값이 0이 아닌 경우, 휠 자가 정렬이 필요한 상태를 의미할 수 있다.
휠 전류 제어 모듈(14)은 휠 전류 검출 모듈(12)에서 검출된 휠 모터 구동 인버터의 전류와 휠 요모멘트 검출 모듈(13)에서 검출된 휠 요모멘트를 이용하여 휠 모터 구동 인버터의 전류를 제어할 수 있다. 휠 전류 제어 모듈(14)은 휠 요모멘트가 0이 되는 방향으로 휠 모터 구동 인버터에 전류를 인가할 수 있다.
예를 들어, 휠 요모멘트가 양(+)의 값을 가지는 경우, 휠 모터 구동 인버터의 전류는 휠 요모멘트가 0이 되는 제1방향의 전류를 인가할 수 있다. 휠 요모멘트가 음(-)의 값을 가지는 경우, 휠 모터 구동 인버터의 전류는 휠 요모멘트가 0이 되는 제2방향의 전류를 인가할 수 있다. 여기서, 제1방향 전류와 제2방향 전류는 서로 부호의 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1방향 전류는 음(-)의 전류의 값을 가질 수 있고, 제2방향 전류는 양(+)의 전류의 값을 가질 수 있다.
또한, 휠 구동 모터가 각각 토 정렬을 위한 제1구동 모터, 캠버 정렬을 위한 제2구동 모터, 캐스터 정렬을 위한 제3구동 모터를 포함하는 경우, 휠 전류 제어 모듈(14)은 각각 제1구동 모터의 인버터에 요모멘트가 0이 되도록 제1전류를 인가할 수 있고, 제2구동 모터의 인버터에 요모멘트가 0이 되도록 제2전류를 인가할 수 있고, 제3구동 모터의 인버터에 요모멘트가 0이 되도록 제3전류를 인가할 수 있다. 여기서, 제1 내지 제3전류는 서로 다른 구동 모터 인버터에 인가되는 전류를 의미할 수 있다.
휠 전류 제어 모듈(14)는 검출된 휠 요모멘트가 0이 되기 위한 휠 보정 각도를 계산하고 이에 따라 각 휠의 모터 구동 인버터의 전류를 제어할 수 있다. 휠 보정 각도는 휠을 정렬 상태로 맞추기 위해 추가로 조절해야 하는 휠의 각도를 의미할 수 있다. 예를 들어, 휠이 왼쪽으로 치우친 경우 휠 보정 각도는 양(+)의 값을 가질 수 있고, 휠이 오른쪽으로 치우친 경우 휠 보정 각도는 음(-)의 값을 가질 수 있다. 휠 보정 각도는 검출된 휠 요모멘트, 휠 요모멘트의 목표값, 휠 구동 모터 출력 전압, 각 휠의 모터 구동 인버터의 전류 등을 고려하여 산출될 수 있다.
저장 모듈(15)은 차량 주행 상태에서 휠 전류 제어 모듈(14)이 휠 모터 구동 인버터에 인가하는 전류의 값을 누적하여 저장할 수 있다. 여기서, 휠 모터 구동 인버터에 인가하는 전류의 누적값이 증가하는 것은 휠 자가 정렬 횟수가 증가하는 것을 의미할 수 있다. 저장 모듈(15)은 휠 모터 구동 인버터에 인가하는 전류의 값 저장시, 휠 고유 번호를 부여하여 저장함으로써, 어느 바퀴에서 지속적으로 휠 자가 정렬이 발생하고 있는지 확인할 수 있다.
또한, 저장 모듈(15)은 차량 주행 상태에서 휠 전류 제어 모듈(14)이 4개의 휠 모터 구동 인버터에 각각 인가하는 전류의 값을 모두 합산하여 저장할 수 있다. 또한, 저장 모듈(15)은 차량 주행 상태에서 휠 전류 제어 모듈(14)이 각 휠 모터 구동 모터 인버터에 인가하는 전류의 값을 저장할 수 있다.
알림 모듈(16)은 저장 모듈(15)에 저장된 전류의 값이 제1값을 초과하는 경우 운전자에게 휠 재장착이 필요함을 알릴 수 있다. 알림 모듈(16)은 저장 모듈(15)에 저장된 전류의 값이 제1값을 초과하는 경우 운전자가 차량 정비소에 가도록 안내할 수 있다. 알림 모듈(16)은 저장 모듈(15)에 저장된 전류 누적값이 제1값을 초과하는 경우, 운전자에게 휠 재장착이 필요함을 알릴 수 있다. 알림 모듈(16)은 각 휠에 인가되는 전류값의 합이 제1값을 초과하는 경우, 운전자에게 휠 재장착이 필요함을 알릴 수 있다. 알림 모듈(16)은 개별 휠에 인가되는 전류의 값이 제1값을 초과하는 경우, 운전자에게 휠 재장착이 필요함을 알릴 수 있다.
여기서, 제1값은 운전자가 미리 설정한 특정값을 의미할 수 있다. 또한, 제1값은 차량 출고시 엔지니어가 미리 설정한 특정값을 의미할 수 있다. 휠 정렬 모듈(10)에서 정렬할 수 있는 범위를 초과하는 경우 휠 재장착이 필요함을 알릴 수 있다.
이상에서는 코너 모듈에서 적용 가능한 휠 정렬 모듈에 설명하였으며, 이하에서는 스티어 바이 와이어 모듈에서 적용 가능한 휠 정렬 모듈에 대하여 설명한다. 스티어 바이 와이어 모듈에서 적용 가능한 휠 정렬 모듈은 코너 모듈에서 적용 가능한 휠 정렬 모듈의 구성 및 동작이 동일하고, 휠 전류 제어 모듈에서 인버터에 전류를 인가한 이후의 추가 동작에 대해 설명한다.
휠 전류 제어 모듈(14)이 휠 요모멘트가 0이 되는 방향으로 휠 모터 구동 인버터에 전류를 인가하여 휠 요모멘트가 0이 될 수 있다. 이후, 차량 시동이 꺼진 이후 물리적으로 휠 정렬이 수행될 수 있다.
차량은 스티어링 휠에서 조절 가능한 휠의 각도가 기구적으로 조절 가능한 휠의 각도보다 작게 설정되어 있다. 스티어 바이 와이어 모듈에서는 차량 시동을 끈 상태에서 휠을 좌우 끝까지 회전하여 레인지 체크(Range Check)한 후, 기준점(Reference)을 재설정하는 레인지 어댑션(Range Adaptation)이 이루어질 수 있다.
본 발명의 휠 정렬 모듈(10)에 포함된 휠 레인지 모듈은 차량 시동이 꺼진 상태에서 휠 구동 모터의 레인지(Range)를 재설정할 수 있다. 계산된 휠 보정 각도는 운행 중에 검출된 값이므로 해당 값을 이용하여 기준점(Reference)으로 새로 잡아 좌우 조향 모터의 레인지를 재설정할 수 있다. 이를 통해, 차가 다시 재시동후 출발시 기준점을 기준으로 차가 직진으로 정확하게 주행을 할 수 있고, 새로 정의된 범위 내에서 조향을 실시할 수 있다.
도 8은 코너 모듈에서 적용 가능한 휠 정렬 모듈의 순서도이다. 도 8을 참조하면, 차량 주행시 활성화 조건(Enable Condition)을 만족하는지 확인할 수 있다. 활성화 조건을 만족하지 않는 경우, 차량 일반 주행이 계속될 수 있다. 활성화 조건을 만족하는 경우, 운전 조향각(
Figure 112021153243577-pat00001
)이 0인지 여부를 확인할 수 있다. 운전 조향각(
Figure 112021153243577-pat00002
)이 0이 아닌 경우, 차량 일반 주행이 계속될 수 있다. 운전 조향각(
Figure 112021153243577-pat00003
)이 0인 경우, 검출된 휠 요모멘트(
Figure 112021153243577-pat00004
)와 각 휠의 모터 구동 인버터의 전류(
Figure 112021153243577-pat00005
)의 값이 0인지 여부를 확인할 수 있다.
검출된 휠 요모멘트(
Figure 112021153243577-pat00006
)와 각 휠의 모터 구동 인버터의 전류(
Figure 112021153243577-pat00007
)의 값이 0인 경우, 휠 정렬을 하지 않고 차량 일반 주행이 계속될 수 있다. 검출된 휠 요모멘트(
Figure 112021153243577-pat00008
)와 각 휠의 모터 구동 인버터의 전류(
Figure 112021153243577-pat00009
)의 값이 0이 아닌 경우, 휠 요모멘트가 0이 되도록 전류를 제어할 수 있다.
또한, 검출된 휠 요모멘트(
Figure 112021153243577-pat00010
)가 0이 되도록 휠 보정 각도(
Figure 112021153243577-pat00011
)를 계산하고 이에 따라 각 휠의 모터 구동 인버터의 전류(
Figure 112021153243577-pat00012
)를 제어할 수 있다. 휠 보정 각도(
Figure 112021153243577-pat00013
)는 휠을 정렬 상태로 맞추기 위해 추가적으로 조절해야 하는 휠의 각도를 의미할 수 있다. 예를 들어, 휠이 왼쪽으로 치우친 경우 휠 보정 각도(
Figure 112021153243577-pat00014
)는 양(+)의 값을 가질 수 있고, 휠이 오른쪽으로 치우친 경우 휠 보정 각도(
Figure 112021153243577-pat00015
)는 음(-)의 값을 가질 수 있다. 휠 보정 각도(
Figure 112021153243577-pat00016
)는
Figure 112021153243577-pat00017
와 같이 검출된 휠 요모멘트(
Figure 112021153243577-pat00018
), 목표값인 휠 요모멘트(
Figure 112021153243577-pat00019
), 휠 구동 모터 출력 전압(
Figure 112021153243577-pat00020
), 각 휠의 모터 구동 인버터의 전류(
Figure 112021153243577-pat00021
) 등을 고려하여 산출될 수 있다.
이후, 휠 정렬을 위해 각 휠의 모터 구동 인버터에 인가되는 전류의 합(
Figure 112021153243577-pat00022
)이 제1값(
Figure 112021153243577-pat00023
)을 초과하는 경우, 운전자에게 휠 재장착이 필요함을 알릴 수 있다.
도 9는 스티어 바이 와이어 모듈에서 적용 가능한 휠 정렬 모듈의 순서도이다. 도 9를 참조하면, 차량 주행시 활성화 조건(Enable Condition)을 만족하는지 확인할 수 있다. 활성화 조건을 만족하지 않는 경우, 차량 일반 주행이 계속될 수 있다. 활성화 조건을 만족하는 경우, 운전 조향각(
Figure 112021153243577-pat00024
)이 0인지 여부를 확인할 수 있다. 운전 조향각(
Figure 112021153243577-pat00025
)이 0이 아닌 경우, 차량 일반 주행이 계속될 수 있다. 운전 조향각(
Figure 112021153243577-pat00026
)이 0인 경우, 검출된 휠 요모멘트(
Figure 112021153243577-pat00027
)와 휠의 모터 구동 인버터의 전류(
Figure 112021153243577-pat00028
)의 값이 0인지 여부를 확인할 수 있다.
검출된 휠 요모멘트(
Figure 112021153243577-pat00029
)와 휠의 모터 구동 인버터의 전류(
Figure 112021153243577-pat00030
)의 값이 0인 경우, 휠 정렬을 하지 않고 차량 일반 주행이 계속될 수 있다. 검출된 휠 요모멘트(
Figure 112021153243577-pat00031
)와 휠의 모터 구동 인버터의 전류(
Figure 112021153243577-pat00032
)의 값이 0이 아닌 경우, 휠 요모멘트가 0이 되도록 전류를 제어할 수 있다.
또한, 검출된 휠 요모멘트(
Figure 112021153243577-pat00033
)가 0이 되도록 휠 보정 각도(
Figure 112021153243577-pat00034
)를 계산하고 이에 따라 각 휠의 모터 구동 인버터의 전류(
Figure 112021153243577-pat00035
)를 제어할 수 있다. 휠 보정 각도(
Figure 112021153243577-pat00036
)는 휠을 정렬 상태로 맞추기 위해 추가적으로 조절해야 하는 휠의 각도를 의미할 수 있다. 예를 들어, 휠이 왼쪽으로 치우친 경우 휠 보정 각도(
Figure 112021153243577-pat00037
)는 양(+)의 값을 가질 수 있고, 휠이 오른쪽으로 치우친 경우 휠 보정 각도(
Figure 112021153243577-pat00038
)는 음(-)의 값을 가질 수 있다. 휠 보정 각도(
Figure 112021153243577-pat00039
)는
Figure 112021153243577-pat00040
와 같이 검출된 휠 요모멘트(
Figure 112021153243577-pat00041
), 목표값인 휠 요모멘트(
Figure 112021153243577-pat00042
), 휠 구동 모터 출력 전압(
Figure 112021153243577-pat00043
), 각 휠의 모터 구동 인버터의 전류(
Figure 112021153243577-pat00044
) 등을 고려하여 산출될 수 있다.
이후, 휠 정렬을 위해 각 휠의 모터 구동 인버터에 인가되는 전류의 누적값(
Figure 112021153243577-pat00045
)이 제1값(
Figure 112021153243577-pat00046
)을 초과하는 경우, 운전자에게 휠 재장착이 필요함을 알릴 수 있다.
차량은 스티어링 휠에서 조절 가능한 휠의 각도가 기구적으로 조절 가능한 휠의 각도보다 작게 설정되어 있다. 스티어 바이 와이어 모듈에서는 차량 시동을 끈 상태에서 휠을 좌우 끝까지 회전하여 레인지 체크(Range Check)한 후, 기준점(Reference)을 재설정하는 레인지 어댑션(Range Adaptation)이 이루어질 수 있다.
본 발명의 휠 정렬 모듈에서 검출된 휠 보정 각도는 운행 중에 검출된 값이므로 해당 값을 이용하여 기준점(Reference)으로 새로 잡아 좌우 조향 모터의 레인지를 재설정할 수 있다. 이를 통해, 차가 다시 재시동후 출발시 기준점을 기준으로 차가 직진으로 정확하게 주행을 할 수 있고, 새로 정의된 범위 내에서 조향을 실시할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 정렬 방법의 흐름도이고, 도 11는 본 발명의 다른 실시예에 따른 휠 정렬 방법의 흐름도이다. 도 6 및 도 9의 각 단계에 대한 상세한 설명은 도 4 내지 도 7의 휠 정렬 모듈에 대한 상세한 설명에 대응되는바, 이하 중복된 설명은 생략하도록 한다.
휠 정렬함에 있어서, S11 단계에서 차량 속도, 조향각, 도로 노면 상태, 도로 기울기, 차량 기울기 중 적어도 하나의 상태를 검출하고, S12 단계에서 검출된 상태 정보에 따라 차량 직진 여부를 판단하고, S13 단계에서 차량 직진 상태인 경우, 휠 모터 구동 인버터의 전류를 검출하고, S14 단계에서 차량 직진 상태인 경우, 휠 요모멘트를 검출하고, S15 단계에서 검출된 휠 모터 구동 인버터의 전류와 휠 요모멘트 정보를 이용하여 휠 모터 구동 인버터의 전류를 제어한다.
S16 단계에서 차량 주행 상태에서 휠 정렬을 위해 휠 모터 구동 인버터에 인가되는 전류의 값을 누적하여 저장하고, S17 단계에서 저장된 전류의 값이 제1값을 초과하는 경우 운전자에게 휠 재장착이 필요함을 알린다.
한편, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 휠 정렬 모듈 11: 운전 상태 검출 모듈
12: 휠 전류 검출 모듈 13: 휠 요모멘트 검출 모듈
14: 휠 전류 제어 모듈 15: 저장 모듈
16: 알림 모듈

Claims (8)

  1. 차량 속도, 차량 조향각, 도로 노면 상태, 도로 기울기 및 차량 기울기 중 적어도 하나의 상태를 검출하고, 상기 검출된 상태 정보에 따라 차량 직진 여부를 판단하는 운전 상태 검출 모듈;
    상기 운전 상태 검출 모듈에서 차량 직진 상태라고 판단하는 경우, 휠 모터 구동 인버터의 전류를 검출하는 휠 전류 검출 모듈;
    상기 운전 상태 검출 모듈에서 차량 직진 상태라고 판단하는 경우, 휠 요모멘트를 검출하는 휠 요모멘트 검출 모듈; 및
    상기 휠 전류 검출 모듈에서 검출된 상기 휠 모터 구동 인버터의 전류와 상기 휠 요모멘트 검출 모듈에서 검출된 상기 휠 요모멘트를 이용하여 휠 모터 구동 인버터의 전류를 제어하는 휠 전류 제어 모듈을 포함하고,
    차량 주행 상태에서 상기 휠 전류 제어 모듈이 상기 휠 모터 구동 인버터에 인가하는 전류의 값을 누적하여 저장하는 저장 모듈을 포함하고,
    상기 저장 모듈에 저장된 전류의 값이 제1값을 초과하는 경우 운전자에게 휠 재장착이 필요함을 알리는 알림 모듈을 포함하는 휠 정렬 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 휠은 차량에 포함된 복수의 휠을 포함하고,
    상기 복수의 휠 각각은 토(Toe) 정렬, 캠버(Camber) 정렬, 캐스터(Caster) 정렬 중 적어도 하나의 휠 정렬을 위한 구동 모터를 포함하는 휠 정렬 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 휠 전류 제어 모듈은 상기 휠 요모멘트가 0이 되도록 상기 휠 모터 구동 인버터에 전류를 인가하는 휠 정렬 모듈.
  4. 삭제
  5. 차량 속도, 차량 조향각, 도로 노면 상태, 도로 기울기 및 차량 기울기 중 적어도 하나의 상태를 검출하는 단계;
    상기 검출된 상태 정보에 따라 차량 직진 여부를 판단하는 단계;
    차량 직진 상태라고 판단하는 경우, 휠 모터 구동 인버터의 전류를 검출하는 단계;
    차량 직진 상태라고 판단하는 경우, 휠 요모멘트를 검출하는 단계; 및
    검출된 상기 휠 모터 구동 인버터의 전류와 검출된 상기 휠 요모멘트를 이용하여 휠 모터 구동 인버터의 전류를 제어하는 단계를 포함하고,
    차량 주행 상태에서 휠 정렬을 위해 상기 휠 모터 구동 인버터에 인가되는 전류의 값을 누적하여 저장하는 단계; 및
    저장된 전류의 값이 제1값을 초과하는 경우 운전자에게 휠 재장착이 필요함을 알리는 단계를 포함하는 휠 정렬 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 휠은 차량에 포함된 복수의 휠을 포함하고,
    상기 복수의 휠 각각은 토(Toe) 정렬, 캠버(Camber) 정렬, 캐스터(Caster) 정렬 중 적어도 하나의 휠 정렬을 위한 구동 모터를 포함하는 휠 정렬 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    휠 모터 구동 인버터의 전류를 제어하는 단계는 상기 휠 요모멘트가 0이 되도록 상기 휠 모터 구동 인버터에 전류를 인가하는 휠 정렬 방법.
  8. 삭제
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10119833A (ja) * 1996-10-17 1998-05-12 Toyota Motor Corp 空気流制御装置
JP2006298112A (ja) * 2005-04-19 2006-11-02 Fuji Heavy Ind Ltd 車両のアライメント管理装置
KR20180117746A (ko) * 2017-04-19 2018-10-30 현대자동차주식회사 전동식 조향 시스템의 제어 장치 및 방법

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