KR102628125B1 - Rack force compensation logic and method in sbw system - Google Patents
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Abstract
주변 환경 조건(지면과 타이어 마찰력 변화)를 타이어의 마찰력 변화와 이에 따른 차량 동역학 계산 방식이 아닌 차량 주변 기기(와이퍼 작동, 빗물 감지, 헤드라이트 작동)을 이용하여 도로 조건이 바꾸었음을 추정하여 랙추력을 보상하는 SBW 시스템에서 의 랙추력 제어 보상 로직 및 그 방법이 제공된다. SBW 시스템에서 랙 추력 보상 로직은 비 또는 눈 검출 정보, 와이퍼 동작 상태 정보, 및 차량 주변 조도 변화 정보를 OR 연산하여 환경 변화 검출 신호를 출력하는 OR 연산부; 상기 OR 연산부로부터의 상기 환경 변화 검출 신호와 노면 상태 변화 데이터를 AND 연산하여 SBW 컬럼 모터 동작 제어 신호를 출력하는 AND 연산부; 및 상기 AND 연산부로부터의 상기 SBW 컬럼 모터 동작 제어 신호에 따라 SWB 컬럼 모터를 제어하기 위한 조향 반력 신호를 발생하는 제어부를 포함한다.Surrounding environmental conditions (changes in friction between the ground and tires) are estimated to have changed in road conditions using devices around the vehicle (wiper operation, rain detection, headlight operation) rather than the change in tire friction and the corresponding vehicle dynamics calculation method. A rack thrust control compensation logic and method in an SBW system that compensates for thrust are provided. In the SBW system, the rack thrust compensation logic includes an OR operation unit that performs an OR operation on rain or snow detection information, wiper operation status information, and vehicle ambient illuminance change information to output an environmental change detection signal; an AND operation unit for performing an AND operation on the environmental change detection signal and road surface condition change data from the OR operation unit and outputting an SBW column motor operation control signal; and a control unit that generates a steering reaction force signal for controlling the SWB column motor according to the SBW column motor operation control signal from the AND operation unit.
Description
본 발명은 SBW 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 SBW 시스템에서 랙 추력을 보상하는 로직 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an SBW system, and more specifically, to a logic and method for compensating rack thrust in an SBW system.
일반적으로, 자동차의 조향 시에 운전자의 조타력을 저감시키기 위한 동력 보조 조향 시스템으로는, 유압펌프에 의해 형성된 유압을 이용하여 운전자의 조타력을 보조(assist)하는 유압식 조향 시스템(HPS: Hydraulic Power Steering System)과, 전동모터의 구동토크를 이용하여 운전자의 조타력을 보조하는 전동식 조향 시스템(MDPS:Motor Driven Power Steering System, 이하 'MDPS'라 함)이 알려져 있다.In general, a power-assisted steering system for reducing the driver's steering force when steering a car is a hydraulic power steering system (HPS: Hydraulic Power) that assists the driver's steering force using hydraulic pressure generated by a hydraulic pump. Steering System) and an electric steering system (MDPS: Motor Driven Power Steering System, hereinafter referred to as 'MDPS') that assist the driver's steering force by using the driving torque of an electric motor are known.
이 중에서 MDPS는 운전자의 조향 휠 조작에 따른 조타 보조 기능을 수행함에 있어서 조타 보조를 위한 전동모터의 출력이 차량의 주행조건에 따라 제어될 수 있으므로 유압식 조향 시스템에 비해 더욱 향상된 조타 성능과 조타감을 제공한다.Among these, MDPS performs a steering assistance function according to the driver's steering wheel operation, and the output of the electric motor for steering assistance can be controlled according to the driving conditions of the vehicle, providing improved steering performance and steering feel compared to the hydraulic steering system. do.
이에 최근 출시되는 차량에는 모터 출력에 의해 생성되는 조타 보조력을 주행조건에 따라 변화 및 제어할 수 있는 MDPS가 널리 적용되고 있다.Accordingly, MDPS, which can change and control the steering assistance force generated by motor output according to driving conditions, is widely applied to recently released vehicles.
MDPS는 조향 휠 조작에 따른 조향각(칼럼 입력각)을 검출하는 조향각 센서, 조향 휠을 통해 입력되는 조향토크(조향 휠 토크, 칼럼 토크)를 검출하는 토크 센서, 차량 속도를 검출하는 차속 센서, 휠속 센서, 엔진회전수 센서, 요레이트 센서 등의 센서류와 제어기(MDPS ECU), 조향 모터(MDPS 모터)를 포함하여 구성될 수 있다.MDPS is a steering angle sensor that detects the steering angle (column input angle) according to steering wheel operation, a torque sensor that detects the steering torque (steering wheel torque, column torque) input through the steering wheel, a vehicle speed sensor that detects vehicle speed, and a wheel speed sensor that detects the steering angle (column input angle) according to steering wheel operation. It can be configured to include sensors such as a sensor, engine speed sensor, and yaw rate sensor, a controller (MDPS ECU), and a steering motor (MDPS motor).
이러한 구성에서 제어기는 조향 모터의 구동 및 출력을 제어하기 위해 상기 센서들로부터 조향각, 조향각속도(조향각 신호의 미분 신호로부터 취해지는 각속도 값), 조향토크 등의 조향 입력 정보와 차량 상태 정보(차속,휠속, 엔진회전수, 요레이트 등)를 수신한다.In this configuration, the controller receives steering input information such as steering angle, steering angle speed (angular speed value taken from the derivative signal of the steering angle signal), and steering torque from the sensors to control the driving and output of the steering motor and vehicle status information (vehicle speed, wheel speed, engine speed, yaw rate, etc.).
이때, 제어기는 차속에 따라 조향 모터의 구동력(모터 출력)을 제어하여 조타 보조를 위한 조절된 보조 토크가 생성되도록 하는데, 저속에서는 운전자가 조향 휠을 가볍게 조작할 수 있도록 모터 출력을 크게 하여 보조하고, 고속에서는 조향 휠을 무겁게 조작할 수 있도록 모터 출력을 작게 하여 차량의 주행안정성이 확보될 수 있도록 한다.At this time, the controller controls the driving force (motor output) of the steering motor according to the vehicle speed to generate adjusted auxiliary torque for steering assistance. At low speeds, the motor output is increased to enable the driver to lightly operate the steering wheel. , At high speeds, the motor output is reduced so that the steering wheel can be operated heavily, thereby ensuring the driving stability of the vehicle.
차량의 고속 주행시 조향 휠이 너무 가벼우면 약간의 조향 휠 조작에도 오히려 위험한 상황이 발생할 수 있으므로 운전의 안정감이 없어지게 되며, 따라서 차속에 따라 조타 보조 특성을 변화시켜 고속 직진시 조향 휠을 좀더 무겁게 조작할 수 있도록 보조해줌으로써 안정감 있는 조향 휠 조작이 이루어지도록 한다.If the steering wheel is too light when driving the vehicle at high speeds, even a slight steering wheel operation can lead to a dangerous situation, resulting in loss of driving stability. Therefore, the steering assistance characteristics are changed depending on the vehicle speed, making the steering wheel more heavy when driving straight at high speeds. It ensures stable steering wheel operation by assisting.
통상 운전자 조타력을 보조하는 조향 모터의 출력은 제어기가 조향 모터에 인가되는 모터 전류를 제어(어시스트 제어 전류량 제어)함으로써 이루어진다.Typically, the output of a steering motor that assists the driver's steering force is achieved by the controller controlling the motor current applied to the steering motor (assist control current amount control).
이때, 제어기는 기본적으로 조향 입력 정보와 차량 상태 정보에 기초하여 결정된 출력값(조향 시스템 출력토크, 즉 조향 모터 출력 토크)에 해당하는 만큼의 전류량을 튜닝된 대로 연산하여 조향 모터에 인가하고, 이때의 모터 구동을 통해 운전자 조타력을 보조하기 위한 힘을 발생시킨다.At this time, the controller basically calculates the amount of current corresponding to the output value (steering system output torque, that is, steering motor output torque) determined based on the steering input information and vehicle status information as tuned and applies it to the steering motor. It generates force to assist the driver's steering force through motor drive.
상기한 조향 시스템에서 조향 휠을 통해 가해지는 운전자 조타력 및 조타력에 따라 발생한 조타 보조력을 전달하기 위한 구성요소로는, 조향 휠의 하부에 설치되는 조향 칼럼, 상기 조향 칼럼으로부터 전달되는 회전력을 직진력으로 변환하여 타이어의 방향을 변경하는 기어박스, 조향 칼럼에 전달된 회전력을 기어박스로 전달하기 위한 유니버설 조인트를 포함한다.In the above-mentioned steering system, the components for transmitting the driver's steering force applied through the steering wheel and the steering assistance force generated according to the steering force include a steering column installed at the lower part of the steering wheel and a rotational force transmitted from the steering column. It includes a gearbox that changes the direction of the tire by converting it into straight-line force, and a universal joint to transmit the rotational force transmitted to the steering column to the gearbox.
여기서, 기어박스는 유니버설 조인트로부터 회전력을 전달받는 피니언 기어(Pinion Gear), 피니언 기어가 치합되는 랙(Rack)이 형성된 랙 바를 포함하고, 피니언 기어의 회전시 랙에 의해 랙 바가 좌우로 직진운동을 하게 되며, 이때 랙 바의 좌우 직진운동에 의해 작용하는 힘이 타이로드 및 볼 조인트를 통해 타이어에 전달되어 타이어의 방향을 변경해주게 된다.Here, the gearbox includes a pinion gear that receives rotational force from the universal joint, and a rack bar with a rack on which the pinion gear meshes. When the pinion gear rotates, the rack bar moves straight left and right by the rack. At this time, the force exerted by the left and right straight movement of the rack bar is transmitted to the tire through the tie rod and ball joint, changing the direction of the tire.
한편, 랙추력(Rack force)은 조향 성능을 위한 중요한 값으로, 이러한 랙추력을 측정하기 위해서는 스티어링 기어에 센서를 부착해야 하는데, 이는 비용이나 레이아웃, 내구 성능에 어려움이 있기 때문에, 복수의 추정기를 통해 정확한 랙추력을 예측하도록 하는 것이 중요하다.Meanwhile, rack force is an important value for steering performance. In order to measure this rack force, a sensor must be attached to the steering gear, which is difficult in terms of cost, layout, and durability, so multiple estimators are used. It is important to accurately predict rack thrust.
종래에 SBW 시스템은 주변 환경(지면과 타이어 마찰력 변화) 조건을 타이어 마찰력 변화에 따른 랙추렵 변화를 차량 동역학 모델을 이용하여 추정하는 방식으로 보상 제어를 사용한다.Conventionally, the SBW system uses compensation control by estimating the lag tracking change due to the change in tire friction in the surrounding environment (change in friction between the ground and the tire) using a vehicle dynamics model.
현재 SBW(Steer-By-Wire) 시스템에서 운전자에게 제공하는 조향 반력감은 대다수가 차량 동역학 모델링을 이용하여 랙 추력에 관한 수학적 모델링 설계하고 추정하는 방식을 이용하고 있다. 이러한 추정 기법은 도로 환경 조건에 따른 랙 추력 변화를 조향 반력감으로 제공하는데 제약이 많이 따른다. 이를 테면, 추정 기법에 대한 정확한 추정기(수학적 함수)가 상황에 맞게 설계되어야 하기 때문에, 눈과 비 등 미끄러운 노면에서 랙 추력 변화를 추정하는 추정기와 터널 안에서 주행 상황처럼 약간의 습기가 있는 노면에서 랙 추력 변화를 추정하는 추정기 등 여러 상황에 추정기가 필요로 한다. 이를 추정하기엔 타이어와 노면와의 동역학적인 관계가 비선형 요소가 너무 많으며, 추정하는 함수에 대한 신뢰도 및 이를 연산하기 위한 고성능 MCU(Micro Controller Unit)를 필요로 하기도 한다. Currently, the majority of the steering reaction force provided to drivers in SBW (Steer-By-Wire) systems uses vehicle dynamics modeling to design and estimate mathematical modeling of rack thrust. This estimation technique has many limitations in providing a sense of steering reaction force based on changes in rack thrust according to road environmental conditions. For example, since an accurate estimator (mathematical function) for the estimation technique must be designed to suit the situation, there is an estimator that estimates the change in lag thrust on slippery road surfaces such as snow and rain, and an estimator that estimates lag thrust changes on slightly moist road surfaces such as driving in a tunnel. An estimator is needed in various situations, such as an estimator to estimate thrust changes. To estimate this, there are too many non-linear elements in the dynamic relationship between tires and the road surface, and it also requires reliability of the estimated function and a high-performance MCU (Micro Controller Unit) to calculate it.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 주변 환경 조건(지면과 타이어 마찰력 변화)를 타이어의 마찰력 변화와 이에 따른 차량 동역학 계산 방식이 아닌 차량 주변 기기(와이퍼 작동, 빗물 감지, 헤드라이트 작동)을 이용하여 도로 조건이 바꾸었음을 추정하여 랙추력을 보상하는 SBW 시스템에서 의 랙추력 제어 보상 로직 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the above-described conventional problems, and is based on the surrounding environmental conditions (changes in friction between the ground and the tires), rather than calculating the friction of the tires and the resulting vehicle dynamics, rather than calculating the vehicle's dynamics (wiper operation, rain detection). The purpose is to provide a rack thrust control compensation logic and method in an SBW system that compensates for rack thrust by estimating that road conditions have changed using headlight operation).
SBW 시스템에서 랙 추력 보상 로직은 비 또는 눈 검출 정보, 와이퍼 동작 상태 정보, 및 차량 주변 조도 변화 정보를 OR 연산하여 환경 변화 검출 신호를 출력하는 OR 연산부; 상기 OR 연산부로부터의 상기 환경 변화 검출 신호와 노면 상태 변화 데이터를 AND 연산하여 SBW 컬럼 모터 동작 제어 신호를 출력하는 AND 연산부; 및 상기 AND 연산부로부터의 상기 SBW 컬럼 모터 동작 제어 신호에 따라 SWB 컬럼 모터를 제어하기 위한 조향 반력 신호를 발생하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the SBW system, the rack thrust compensation logic includes an OR operation unit that performs an OR operation on rain or snow detection information, wiper operation status information, and vehicle ambient illuminance change information to output an environmental change detection signal; an AND operation unit for performing an AND operation on the environmental change detection signal and road surface condition change data from the OR operation unit and outputting an SBW column motor operation control signal; and a control unit that generates a steering reaction force signal for controlling the SWB column motor according to the SBW column motor operation control signal from the AND operation unit.
SBW 시스템에서 랙 추력 보상 로직은 비 또는 눈을 검출하여 상기 비 또는 눈 검출 정보로서 하이 레벨 신호를 출력하는 레인 센서; 차량 주변 조도 변화를 검출하여 차량 주변 조도 변화 정보로서 하이 레벨 신호를 출력하는 조도 센서; 및 와이퍼를 구동하는 와이퍼 구동부를 구비한 보조 장치를 더 포함하며, 상기 와이퍼 구동부에 의해 구동되는 상기 와이퍼가 일정 시간 이상 동작하는 경우 하이 레벨 신호가 상기 OR 연산부로 입력되고, 상기 OR 연산부는 상기 레인 센서, 상기 조도 센서, 또는 상기 와이퍼 구동부로부터의 출력을 입력받고 그 중 하나 이상이 하이 레벨인 경우 하이 레벨 신호를 상기 AND 연산부로 출력할 수 있다. In the SBW system, the rack thrust compensation logic includes a rain sensor that detects rain or snow and outputs a high level signal as the rain or snow detection information; An illumination sensor that detects a change in illumination around the vehicle and outputs a high level signal as information on the change in illumination around the vehicle; and an auxiliary device having a wiper driving unit that drives a wiper, wherein when the wiper driven by the wiper driving unit operates for more than a certain period of time, a high level signal is input to the OR operation unit, and the OR operation unit inputs the lane When output from a sensor, the illuminance sensor, or the wiper driver is input, and at least one of them is at a high level, a high level signal can be output to the AND operator.
상기 일정 시간은 3초일 수 있다. SBW 시스템에서 랙 추력 보상 로직은 차량 전방 노면 영상을 촬영하여 상기 노면 상태 변화 데이터를 획득하는 카메라를 더 포함할 수 있다. 상기 노면 상태 변화 데이터는 상기 차량 전방 노면 영상의 밝기가 차량 주변 영역의 평균 밝기 이상인 경우 상기 차량 전방 노면 상태가 변한 것을 나타내는 하이 레벨일 수 있다.The constant time may be 3 seconds. In the SBW system, the rack thrust compensation logic may further include a camera that captures an image of the road surface in front of the vehicle to obtain the road surface condition change data. The road surface condition change data may be at a high level indicating that the road surface condition in front of the vehicle has changed when the brightness of the road surface image in front of the vehicle is greater than the average brightness of the area around the vehicle.
SBW 시스템에서 랙 추력 보상 방법은 (i) 비 또는 눈 검출 정보, 와이퍼 동작 상태 정보, 및 차량 주변 조도 변화 정보를 OR 연산하여 환경 변화 검출 신호를 출력하는 단계; (ii) 상기 환경 변화 검출 신호와 노면 상태 변화 데이터를 AND 연산하여 SBW 컬럼 모터 동작 제어 신호를 출력하는 단계; 및 (iii) 상기 SBW 컬럼 모터 동작 제어 신호에 따라 SWB 컬럼 모터를 제어하기 위한 조향 반력 신호를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The rack thrust compensation method in the SBW system includes (i) ORing rain or snow detection information, wiper operation status information, and vehicle ambient illuminance change information to output an environmental change detection signal; (ii) performing an AND operation on the environmental change detection signal and the road surface condition change data and outputting an SBW column motor operation control signal; and (iii) generating a steering reaction force signal for controlling the SWB column motor according to the SBW column motor operation control signal.
단계 (i)은 (i-1) 비 또는 눈을 검출하여 상기 비 또는 눈 검출 정보로서 하이 레벨 신호를 출력하는 단계; (i-2) 차량 주변 조도 변화를 검출하여 차량 주변 조도 변화 정보로서 하이 레벨 신호를 출력하는 단계; 및 (i-3) 와이퍼가 일정 시간 이상 동작하는 경우 하이 레벨 신호를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.Step (i) includes (i-1) detecting rain or snow and outputting a high level signal as the rain or snow detection information; (i-2) detecting a change in illuminance around the vehicle and outputting a high level signal as illuminance change information around the vehicle; and (i-3) outputting a high level signal when the wiper operates for more than a certain period of time.
상기 일정 시간은 3초일 수 있다. 단계 (ii)는 카메라에 의해 차량 전방 노면 영상을 촬영하여 상기 노면 상태 변화 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 노면 상태 변화 데이터는 상기 차량 전방 노면 영상의 밝기가 차량 주변 영역의 평균 밝기 이상인 경우 상기 차량 전방 노면 상태가 변한 것을 나타내는 하이 레벨일 수 있다.The constant time may be 3 seconds. Step (ii) may include capturing an image of the road surface in front of the vehicle using a camera to obtain the road surface condition change data. The road surface condition change data may be at a high level indicating that the road surface condition in front of the vehicle has changed when the brightness of the road surface image in front of the vehicle is greater than the average brightness of the area around the vehicle.
본 발명은 다수의 기술 고안인 SBW의 랙 추력 추정 기법에서 벗어나 도로 조건 변화에 따른 운전자의 행동 및 차량 자각 감지 센서를 이용하여 현재 주행하고 있는 도로면 및 주변 환경이 변화되었음을 SBW 시스템의 ECU(Electronic Controller Unit)가 인지하는 알고리즘 설계를 제공한다.The present invention deviates from the rack thrust estimation technique of SBW, which is a design of many technologies, and uses a driver's behavior and vehicle awareness sensor according to changes in road conditions to detect changes in the road surface and surrounding environment on which the vehicle is currently driving. Provides an algorithm design recognized by the Controller Unit.
기존의 타이어와 노면의 관계를 차량의 동역학 모델링 또는 조향계(타이어)의 수학적 모델링을 이용한 관계식으로 추정하는 방식은 정확도 및 알고리즘 설계가 복잡하기 때문에, 이를 과감하게 벗어나 단순하게 운전자 주행 환경에 대응하는 행동과 차량에 장착된 센서를 이용하여 현재 주행하고 있는 차량의 노면 상황을 SBW 랙 추력 변화 인지 알고리즘의 입력 값으로 활용하고자 한다.The existing method of estimating the relationship between tires and the road surface using a relationship equation using vehicle dynamics modeling or mathematical modeling of the steering system (tires) is complicated in terms of accuracy and algorithm design, so we boldly break away from this and create a method that simply responds to the driver's driving environment. Using behavior and sensors mounted on the vehicle, we intend to use the road surface condition of the currently driving vehicle as an input value for the SBW rack thrust change recognition algorithm.
이러한 SBW 랙 추력 변화 인지/ 판단 알고리즘 출력을 활용하여 SBW 컬럼의 조향 반력 생성(재현)에 보상하여 운전자로 하여금 빗길 또는 눈길에서는 조향 슬림감이 발생하고 있음을 알게 하고, 터널 또는 지하 주차장과 같은 도로 조건에서도 타이어와 지면 마찰감을 느낄 수 있도록 랙 추력 보상 알고리즘을 고안하고자 한다. 더 나아가 카메라의 영상 처리 기술을 이용한 물 웅덩이 및 싱크 홀 같은 특수한 상황에서도 랙 추력 변화에 따른 조향 반력 생성(재현)에도 보상하는 알고리즘 설계도 고안한다. This SBW rack thrust change recognition/judgment algorithm output is used to compensate for the generation (reproduction) of the steering reaction force of the SBW column, allowing the driver to know that steering slimness is occurring on rainy or snowy roads, and on roads such as tunnels or underground parking lots. We want to devise a rack thrust compensation algorithm so that you can feel the friction between the tire and the ground under any given condition. Furthermore, we design an algorithm that compensates for the generation (reproduction) of steering reaction force due to changes in rack thrust even in special situations such as puddles and sinkholes using camera image processing technology.
본 발명은 도로면 변화를 보다 직관적이고 고도의 랙 추력과 차량 동역학 추정 기법을 연산처리를 하지 않기 때문에 즉각 대응 및 고 성능 MCU이 아니어도 구현 가능하다.The present invention is more intuitive for road surface changes and does not require computational processing of advanced rack thrust and vehicle dynamics estimation techniques, so it can be implemented without an immediate response or high-performance MCU.
도 1은 본 발명에 따른 SBW 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 SBW 시스템에서의 랙 추력 보상 로직의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 카메라에 의한 상태 변화 전달 과정을 설명하는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 랙 추력 보상 로직에 의한 조향 반력 재현 제어 과정을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 랙 추력 변화도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 정상 노면과 변경 노면을 비교한 그래프이다.Figure 1 is a diagram showing the configuration of an SBW system according to the present invention.
Figure 2 is a block diagram showing the configuration of rack thrust compensation logic in the SBW system according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating the process of transmitting a state change by the camera shown in FIG. 2.
FIG. 4 is a diagram illustrating a steering reaction force reproduction control process using the rack thrust compensation logic shown in FIG. 2.
Figure 5 is a rack thrust gradient according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a graph comparing a normal road surface and a changed road surface according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 SBW 시스템에서의 랙 추력 보상 로직 및 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 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 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, a preferred embodiment of the rack thrust compensation logic and method in the SBW system according to the present invention will be described with reference to the attached drawings. In this process, the thickness of lines or sizes of components shown in the drawing may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
또한, 하기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시하는 것이며, 본 기술 사상을 통해 구현되는 다양한 실시예가 있을 수 있다.In addition, the following examples do not limit the scope of the present invention, but are provided merely as examples, and there may be various embodiments implemented through the technical idea of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 SBW 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.Figure 1 is a diagram showing the configuration of an SBW system according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 SBW 시스템에서의 랙 추력 보상 로직의 구성을 나타낸 블록도이다.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of rack thrust compensation logic in the SBW system according to the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 SBW 시스템에서의 랙 추력 보상 로직은 보조 장치(100), OR 연산부(200), 카메라(300), AND 연산부(400), 및 제어부(500)를 포함한다.Referring to Figures 1 and 2, the rack thrust compensation logic in the SBW system according to the present invention includes an
보조 장치(100)는 레인 센서(110), 조도 센서(120), 및 와이퍼 구동부(130)를 포함한다.The
레인 센서(110)는 비 또는 눈을 검출하여 비 또는 눈 검출 정보로서 하이 레벨 신호를 출력한다. The
조도 센서(120)는 차량 주변 조도 변화를 검출하여 차량 주변 조도 변화 정보로서 하이 레벨 신호를 출력한다. The
상기 조도 센서(120)는 빛에 따른 밤과 낮의 정보와 터널 및 터널의 입구와 출구를 감지하여 그 감지 정보를 상기 OR 연산부(200)에 전달하도록 된다. 상기 조도 센서(120)는 터널의 진입시 조도가 급격하게 낮아진 것을 1초 이내에 확인하여 터널에 진입된 것을 신속하게 확인할 수 있게 되고, 반대로 조도가 급격하게 높아진 것을 1초 이내에 확인하여 터널을 빠져나온 것을 신속하게 확인할 수 있게 된다.The
와이퍼 구동부(130)는 와이퍼(미도시)를 구동한다. 상기 와이퍼 구동부(130)는 와이퍼의 구동 및 와이어의 회전속도를 단계별로 인식하여 외부환경을 감지한 후 그 감지정보를 상기 OR 연산부(200)에 전달하도록 된다. 상기 와이퍼의 회전 속도에 의해 시간당 강수량이나 강수량에 의해 운전자의 시야가 어느 지점까지 확보되는 가에 대한 정보를 얻을 수 있게 된다.The
상기 보조 장치(100)는 운전자의 편의를 제공하고자 차량에 설치되는 각종 장치 및 센서들이며, 랙 추력 값을 측정하기 위해 별도로 설치되는 것이 아니며 기존의 장치 및 센서들이 이용하게 되므로 상기한 랙 추력 값을 도출하기 위한 장치가 불필요하므로, 설치 비용이 절감할 수 있게 되고, 유지 보수 비용이 절감되며 효율성이 향상된다.The
또한, 상기 보조 장치(100)가 레인 센서(110)와 조도 센서(120)와 와이퍼구동부(130)의 조합으로 이루어져 있어, 단일 보조 장치로 환경 변화 검출 신호를 도출하는 것에 비해 정교하고 합리적으로 환경 변화 검출 신호를 도출해 낼 수 있게 된다.In addition, the
OR 연산부(200)는 비 또는 눈 검출 정보, 와이퍼 동작 상태 정보, 및 차량 주변 조도 변화 정보를 OR 연산하여 환경 변화 검출 신호를 출력한다.The OR
상기 와이퍼 구동부(130)에 의해 구동되는 상기 와이퍼가 일정 시간 이상 동작하는 경우 하이 레벨 신호가 상기 OR 연산부(200)로 입력된다. 상기 일정 시간은 3초인 것이 바람직하다.When the wiper driven by the
카메라(300)는 차량 전방 노면 영상을 촬영하여 상기 노면 상태 변화 데이터를 획득한다. The
도 3은 도 2에 도시된 카메라에 의한 상태 변화 전달 과정을 설명하는 도면이다. 도 3을 참조하면, 상기 노면 상태 변화 데이터는 상기 차량 전방 노면 영상의 밝기가 차량 주변 영역의 평균 밝기 이상인 경우 상기 차량 전방 노면 상태가 변한 것을 나타내는 하이 레벨이다.FIG. 3 is a diagram illustrating the process of transmitting a state change by the camera shown in FIG. 2. Referring to FIG. 3, the road surface condition change data is a high level indicating that the road surface condition in front of the vehicle has changed when the brightness of the road surface image in front of the vehicle is greater than the average brightness of the area around the vehicle.
AND 연산부(400)는 상기 OR 연산부(200)로부터의 상기 환경 변화 검출 신호와 노면 상태 변화 데이터를 AND 연산하여 SBW 컬럼 모터 동작 제어 신호를 출력한다. 상기 OR 연산부(200)는 상기 레인 센서(110), 상기 조도 센서(120), 또는 상기 와이퍼 구동부(130)로부터의 출력을 입력받고 그 중 하나 이상이 하이 레벨인 경우 하이 레벨 신호를 상기 AND 연산부(400)로 출력한다.The AND
제어부(500)는 상기 AND 연산부(400)로부터의 상기 SBW 컬럼 모터 동작 제어 신호에 따라 SWB 컬럼 모터(20)를 제어하기 위한 조향 반력 신호를 발생한다.The
이 경우, 제어부(500)는 상기 SBW 컬럼 모터 동작 제어 신호에 따라 상기 SWB 컬럼 모터(20)의 구동력(모터 출력)을 제어하여 조타 보조를 위한 조절된 보조 토크가 생성되도록 하는데, 저속에서는 운전자가 조향 휠을 가볍게 조작할 수 있도록 모터 출력을 크게 하여 보조하고, 고속에서는 조향 휠을 무겁게 조작할 수 있도록 모터 출력을 작게 하여 차량의 주행안정성이 확보될 수 있도록 한다. 이때, 정상노면상태 기준으로 눈, 비의 경우 +20%, 바람직하기로는 +10 ∼ +30% , 콘크리트, 자갈의 경우 -20%, 바람직하기로는 -10 ∼ -30% 로 모터 출력을 더 승강시켜 출력시킬 수 있도록 한다.In this case, the
도 4는 도 2에 도시된 랙 추력 보상 로직에 의한 조향 반력 재현 제어 과정을 설명하는 도면이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 랙 추력 변화도이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a steering reaction force reproduction control process using the rack thrust compensation logic shown in FIG. 2. Figure 5 is a rack thrust gradient according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 정상 노면과 변경 노면을 비교한 그래프이다.Figure 6 is a graph comparing a normal road surface and a changed road surface according to an embodiment of the present invention.
도 6에서 A는 노면 정상 상태로서 맑은 날씨, 맑은 날씨, 아스팔트 도로면 조건에서의 운전자의 SBW 컬럼 조향 반력 생성(재현) 성능 곡선이고, B는 노면 변경 상태로서 빙판, 빗물, 주차장 도로면 조건 등에서의 운전자의 SBW 컬럼 조향 반력 생성(재현) 성능 곡선이다. In Figure 6, A is the driver's SBW column steering reaction force generation (reproduction) performance curve in a normal road surface condition in clear weather, clear weather, and asphalt road surface conditions, and B is a road surface change state in ice, rainwater, parking lot road surface conditions, etc. This is the driver's SBW column steering reaction force generation (reproduction) performance curve.
이상에서 설명된 본 발명의 일 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. One embodiment of the present invention described above is merely illustrative, and those skilled in the art will be able to appreciate that various modifications and other equivalent embodiments are possible. . Therefore, it will be understood that the present invention is not limited to the forms mentioned in the detailed description above. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached patent claims. In addition, the present invention should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes within the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.
10: 조향 핸들
20: SWB 컬럼 모터
100 : 보조 장치
110 : 레인 센서
120 : 조도 센서
130 : 와이퍼구동부
200 : OR 연산부
300 : 카메라
400 : AND 연산부
500 : 제어부10: Steering wheel
20: SWB column motor
100: Auxiliary device
110: rain sensor
120: Illuminance sensor
130: Wiper driving part
200: OR operation unit
300: Camera
400: AND operation unit
500: Control unit
Claims (10)
상기 OR 연산부로부터의 상기 환경 변화 검출 신호와 노면 상태 변화 데이터를 AND 연산하여 SBW 컬럼 모터 동작 제어 신호를 출력하는 AND 연산부; 및
상기 AND 연산부로부터의 상기 SBW 컬럼 모터 동작 제어 신호에 따라 SWB 컬럼 모터를 제어하기 위한 조향 반력 신호를 발생하는 제어부를 포함하는 SBW 시스템에서 랙 추력 보상 로직.
an OR operation unit that performs an OR operation on rain or snow detection information, wiper operation status information, and illumination change information around the vehicle to output an environmental change detection signal;
an AND operation unit for performing an AND operation on the environmental change detection signal and road surface condition change data from the OR operation unit and outputting an SBW column motor operation control signal; and
Rack thrust compensation logic in an SBW system including a control unit that generates a steering reaction force signal for controlling the SWB column motor according to the SBW column motor operation control signal from the AND operation unit.
차량 주변 조도 변화를 검출하여 차량 주변 조도 변화 정보로서 하이 레벨 신호를 출력하는 조도 센서; 및
와이퍼를 구동하는 와이퍼 구동부를 구비한 보조 장치를 더 포함하며,
상기 와이퍼 구동부에 의해 구동되는 상기 와이퍼가 일정 시간 이상 동작하는 경우 하이 레벨 신호가 상기 OR 연산부로 입력되고,
상기 OR 연산부는 상기 레인 센서, 상기 조도 센서, 또는 상기 와이퍼 구동부로부터의 출력을 입력받고 그 중 하나 이상이 하이 레벨인 경우 하이 레벨 신호를 상기 AND 연산부로 출력하는 SBW 시스템에서 랙 추력 보상 로직.
The method of claim 1, further comprising: a rain sensor that detects rain or snow and outputs a high level signal as the rain or snow detection information;
An illumination sensor that detects a change in illumination around the vehicle and outputs a high level signal as information on the change in illumination around the vehicle; and
It further includes an auxiliary device having a wiper driving unit that drives the wiper,
When the wiper driven by the wiper driving unit operates for more than a certain period of time, a high level signal is input to the OR operation unit,
Rack thrust compensation logic in an SBW system wherein the OR operator receives output from the rain sensor, the illuminance sensor, or the wiper driver, and outputs a high level signal to the AND operator when at least one of them is high level.
The rack thrust compensation logic according to claim 1, further comprising a camera for acquiring road surface condition change data by capturing an image of the road surface in front of the vehicle.
The rack thrust compensation logic of claim 4, wherein the road surface condition change data is a high level indicating that the road surface condition in front of the vehicle has changed when the brightness of the road surface image in front of the vehicle is greater than the average brightness of the area around the vehicle.
(ii) 상기 환경 변화 검출 신호와 노면 상태 변화 데이터를 AND 연산하여 SBW 컬럼 모터 동작 제어 신호를 출력하는 단계; 및
(iii) 상기 SBW 컬럼 모터 동작 제어 신호에 따라 SWB 컬럼 모터를 제어하기 위한 조향 반력 신호를 발생하는 단계를 포함하는 SBW 시스템에서 랙 추력 보상 방법.
(i) performing an OR operation on rain or snow detection information, wiper operation status information, and illumination change information around the vehicle to output an environmental change detection signal;
(ii) performing an AND operation on the environmental change detection signal and the road surface condition change data and outputting an SBW column motor operation control signal; and
(iii) A rack thrust compensation method in an SBW system including the step of generating a steering reaction force signal for controlling the SWB column motor according to the SBW column motor operation control signal.
(i-1) 비 또는 눈을 검출하여 상기 비 또는 눈 검출 정보로서 하이 레벨 신호를 출력하는 단계;
(i-2) 차량 주변 조도 변화를 검출하여 차량 주변 조도 변화 정보로서 하이 레벨 신호를 출력하는 단계; 및
(i-3) 와이퍼가 일정 시간 이상 동작하는 경우 하이 레벨 신호를 출력하는 단계를 포함하는 SBW 시스템에서 랙 추력 보상 방법.
The method of claim 6, wherein step (i) is
(i-1) detecting rain or snow and outputting a high level signal as the rain or snow detection information;
(i-2) detecting a change in illuminance around the vehicle and outputting a high level signal as illuminance change information around the vehicle; and
(i-3) A rack thrust compensation method in an SBW system including outputting a high level signal when the wiper operates for a certain period of time or more.
The rack thrust compensation method according to claim 6, wherein step (ii) includes acquiring the road surface condition change data by capturing an image of the road surface in front of the vehicle using a camera.
The rack thrust compensation method according to claim 9, wherein the road surface condition change data is at a high level indicating that the road surface condition in front of the vehicle has changed when the brightness of the road surface image in front of the vehicle is greater than the average brightness of the area around the vehicle.
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