KR102667923B1 - 전동식 조향 시스템의 상태 진단 방법 및 그 전자 장치 - Google Patents

전동식 조향 시스템의 상태 진단 방법 및 그 전자 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 다양한 실시 예들은 전동식 조향 시스템의 상태 진단 방법 및 그 전자 장치에 관한 것으로서, 전자 장치는, 전동식 조향 시스템의 조향각을 측정하는 제1 센서 모듈, 상기 전동식 조향 시스템의 모터의 조향각을 측정하는 제2 센서 모듈, 메모리, 및 상기 제1 센서 모듈, 상기 제2 센서 모듈, 및 상기 메모리와 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 차량이 시동되면, 상기 제1 센서 모듈을 통해 측정된 제1 조향각과 상기 제2 센서 모듈을 통해 측정된 제2 조향각에 대한 동기화를 수행하고, 상기 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하에 기반하여 가중치를 결정하고, 상기 제1 조향각과 상기 제2 조향각의 차이값에 가중치를 적용하고, 상기 가중치가 적용된 차이값에 기반하여 상기 전동식 조향 시스템의 벨트의 상태를 진단할 수 있다. 다른 실시 예들도 가능하다.

Description

전동식 조향 시스템의 상태 진단 방법 및 그 전자 장치{CONDITION DIAGNOSING METHOD OF DIAGNOSING STATUS OF MOTOR DRIVEN POWER STEERING SYSTEM AND ELECTRONIC DEVICE THEREOF}
본 발명의 다양한 실시 예들은 전동식 조향 시스템의 상태 진단 방법 및 그 전자 장치에 관한 것이다.
최근 차량에는 운전자의 편의를 도모하기 위한 다양한 기능들이 구비되고 있으며, 이러한 기능들을 구현하기 위해 다양한 첨단 감지 센서와 전자 제어 장치들이 탑재되고 있다. 예를 들어, 운전자가 스티어링 휠을 용이하게 조작할 수 있도록 돕는 전동식 조향 시스템이 차량에 탑재되고 있다. 이러한 전동식 조향 시스템은, 모터를 이용하여 운전자의 조향을 보조하는 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 제2018-0056431호(2018.05.29 공개, 자동차의 랙 타입 전동식 파워스티어링 장치)에 개시되어 있다.
랙 타입의 전동식 조향 시스템은 도 1과 같이, 모터(110)를 통해 발생된 토크를 벨트(120)를 통해 랙바(130)에 전달시킴으로써, 스티어링 휠(140)의 조작에 따른 운전자의 조향을 보조할 수 있다. 이러한 랙 타입의 전동식 조향 시스템은 벨트(120)를 통해 모터의 동력을 랙바에 전달함에 따라, 벨트(120)의 슬립 현상에 영향을 받게 된다. 이에 따라, 벨트(120)의 슬립 현상을 감지하기 위해, 스티어링 휠(140) 조작에 따른 조향각과 모터(110)의 회전에 따른 조향각을 획득하고, 두 조향각의 차이값을 비교하여 벨트(120)의 상태를 판단하는 방법이 연구되고 있다. 상술한 방법의 경우, 스티어링 휠(140) 조작에 따른 조향각과 모터(110)의 회전에 따른 조향각의 차이가 일정값 이상 차이가 나지 않으면 벨트(120)를 고장으로 판단하지 않기 때문에, 일정값 이하의 조향각 차이에 따른 벨트(120)의 누적 손상을 감지할 수 없다. 따라서, 랙 타입의 전동식 조향 시스템에서 벨트(120)의 누적된 손상 또는 슬립 현상을 사전에 감지할 수 있는 방안(solution)이 요구될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들은, 랙 타입의 전동식 조향 시스템에서 벨트의 누적된 손상 또는 슬립 현상을 사전에 감지할 수 있는 방법 및 장치에 관하여 개시한다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치는, 전동식 조향 시스템의 조향각을 측정하는 제1 센서 모듈, 상기 전동식 조향 시스템의 모터의 조향각을 측정하는 제2 센서 모듈, 메모리, 및 상기 제1 센서 모듈, 상기 제2 센서 모듈, 및 상기 메모리와 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 차량이 시동되면, 상기 제1 센서 모듈을 통해 측정된 제1 조향각과 상기 제2 센서 모듈을 통해 측정된 제2 조향각에 대한 동기화를 수행하고, 상기 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하에 기반하여 가중치를 결정하고, 상기 제1 조향각과 상기 제2 조향각의 차이값에 가중치를 적용하고, 상기 가중치가 적용된 차이값에 기반하여 상기 전동식 조향 시스템의 벨트의 상태를 진단할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 제1 센서 모듈은, 조향각 센서를 포함하고, 상기 제2 센서 모듈은, 홀 센서를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 동기화를 수행하는 동작의 적어도 일부로서, 상기 제1 조향각에서 토션바의 비틀림각을 빼고, 기어비를 고려하여 상기 비틀림각을 –A 제1 조향각과 상기 제2 조향각을 동기화시킬 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 전동식 조향 시스템은, 랙 타입의 전동식 조향 시스템을 포함하고, 상기 기어비는, 상기 랙 타입의 전동식 조향 시스템의 C-Factor, 랙바의 1치당 리드 거리, 및 벨트 풀리비에 기반하여 결정될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 전자 장치는, 컬럼 토크, 차량의 요(yaw), 또는 차량의 횡가속도를 측정하기 위한 제3 센서 모듈을 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 가중치를 결정하는 동작의 적어도 일부로서, 상기 제3 센서 모듈의 센싱값에 기반하여 상기 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하를 식별하고, 상기 식별된 부하에 기반하여 상기 가중치를 결정하며, 상기 가중치는, 상기 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하량이 클수록 큰 값을 가질 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 가중치를 적용하는 동작의 적어도 일부로서, 상기 제1 조향각에서 토션바의 비틀림각을 빼고, 상기 비틀림각을 뺀 제1 조향각과 상기 제2 조향각의 차이값을 산출하고, 상기 차이값에 상기 가중치를 곱함으로써, 상기 가중치를 적용하고, 상기 가중치가 적용된 차이값을 상기 메모리에 누적하여 저장할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 전동식 조향 시스템의 벨트의 상태를 진단하는 동작의 적어도 일부로서, 상기 메모리에 누적하여 저장된 차이값이 임계값 이상인 경우, 벨트 슬립이 발생한 것으로 판단하고, 상기 메모리에 누적하여 저장된 차이값이 상기 임계값 미만인 경우, 상기 벨트 슬립이 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 벨트 슬립이 발생한 경우, 차량의 주행 기능의 적어도 일부를 제한하고, 상기 벨트 슬립이 발생하지 않은 경우, 상기 제2 조향각을 상기 제1 조향각으로 동기화할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 프로세서와 연결된 통신 회로를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 벨트 슬립이 발생한 경우, 상기 통신 회로를 통해 외부 전자 장치로 상기 벨트 슬립이 발생함을 나타내는 정보를 송신함으로써, 차량의 운전자에게 벨트 슬립이 발생함을 알릴 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 동작 방법은, 차량이 시동되면, 전자 장치의 프로세서가 상기 전자 장치의 제1 센서 모듈을 통해 측정된 제1 조향각과 상기 전자 장치의 제2 센서 모듈을 통해 측정된 제2 조향각에 대한 동기화를 수행하는 단계, 상기 프로세서가 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하에 기반하여 가중치를 결정하는 단계, 상기 프로세서가 상기 제1 조향각과 상기 제2 조향각의 차이값에 가중치를 적용하는 단계, 및 상기 프로세서가 상기 가중치가 적용된 차이값에 기반하여 상기 전동식 조향 시스템의 벨트의 상태를 진단하는 단계를 포함하며, 상기 제1 센서 모듈은, 상기 전동식 조향 시스템의 조향각을 측정하고, 상기 제2 센서 모듈은, 상기 전동식 조향 시스템의 모터의 조향각을 측정할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 제1 센서 모듈은, 조향각 센서를 포함하고, 상기 제2 센서 모듈은, 홀 센서를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 동기화를 수행하는 단계는, 상기 프로세서가 상기 제1 조향각에서 토션바의 비틀림각을 빼는 단계, 및 상기 프로세서가 기어비를 고려하여 상기 비틀림각을 –A 제1 조향각과 상기 제2 조향각을 동기화시키는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 전동식 조향 시스템은, 랙 타입의 전동식 조향 시스템을 포함하고, 상기 기어비는, 상기 랙 타입의 전동식 조향 시스템의 C-Factor, 랙바의 1치당 리드 거리, 및 벨트 풀리비에 기반하여 결정될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 가중치를 결정하는 단계는, 상기 프로세서가 상기 전자 장치의 제3 센서 모듈의 센싱값에 기반하여 상기 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하를 식별하는 단계, 및 상기 프로세서가 상기 식별된 부하에 기반하여 상기 가중치를 결정하는 단계를 포함하며, 상기 제3 센서 모듈은, 컬럼 토크, 차량의 요(yaw), 또는 차량의 횡가속도를 측정하고, 상기 가중치는, 상기 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하량이 클수록 큰 값을 가질 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 가중치를 적용하는 단계는, 상기 프로세서가 상기 제1 조향각에서 토션바의 비틀림각을 빼는 단계, 상기 프로세서가 상기 비틀림각을 뺀 제1 조향각과 상기 제2 조향각의 차이값을 산출하는 단계, 상기 프로세서가 상기 차이값에 상기 가중치를 곱함으로써, 상기 가중치를 적용하는 단계, 및 상기 프로세서가 상기 가중치가 적용된 차이값을 상기 전자 장치의 메모리에 누적하여 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 전동식 조향 시스템의 벨트의 상태를 진단하는 단계는, 상기 메모리에 누적하여 저장된 차이값이 임계값 이상인 경우, 상기 프로세서가 벨트 슬립이 발생한 것으로 판단하는 단계, 및 상기 메모리에 누적하여 저장된 차이값이 상기 임계값 미만인 경우, 상기 프로세서가 상기 벨트 슬립이 발생하지 않은 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 전자 장치의 동작 방법은, 상기 벨트 슬립이 발생한 경우, 상기 프로세서가 차량의 주행 기능의 적어도 일부를 제한하는 단계, 및 상기 벨트 슬립이 발생하지 않은 경우, 상기 프로세서가 상기 제2 조향각을 상기 제1 조향각으로 동기화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 전자 장치의 동작 방법은, 상기 벨트 슬립이 발생한 경우, 상기 프로세서가 상기 전자 장치의 통신 회로를 통해 외부 전자 장치로 상기 벨트 슬립이 발생함을 나타내는 정보를 송신함으로써, 차량의 운전자에게 벨트 슬립이 발생함을 알리는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들은, 랙 타입의 전동식 조향 시스템의 부하를 고려하여 조향각 차이를 판단함으로써, 랙 타입의 전동식 조향 시스템에서 벨트의 누적된 손상 또는 슬립 현상을 사전에 감지할 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예들에 따른 랙 타입의 전동식 조향 시스템의 환경을 도시하는 예시도이다.
도 2는 다양한 실시 예들에 따른 랙 타입의 전동식 조향 시스템의 상태를 진단하는 전자 장치의 블록도이다.
도 3은 다양한 실시 예들에 따른 가중치의 일 예를 도시하는 예시도이다.
도 4는 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치에서 전동식 조향 시스템의 상태를 진단하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치에서 벨트의 상태를 진단하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시 예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들어, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한", "~하는 능력을 가지는", "~하도록 변경된", "~하도록 만들어진", "~를 할 수 있는", 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
도 2는 다양한 실시 예들에 따른 전동식 조향 시스템의 상태를 진단하는 전자 장치의 블록도이다. 도 3은 다양한 실시 예들에 따른 가중치의 일 예를 도시하는 예시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 전자 장치(200)는 프로세서(220), 메모리(230), 제1 센서 모듈(240), 제2 센서 모듈(245), 제3 센서 모듈(250), 및 통신 회로(260)를 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 전자 장치(200)는 입력을 수신하기 위한 입력 장치(미도시) 및/또는 정보를 출력하기 위한 출력 장치(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(220)는 소프트웨어를 실행하여 프로세서(220)에 연결된 전자 장치(200)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(220)는 다른 구성요소(예: 제1 센서 모듈(240), 제2 센서 모듈(245), 또는 통신 회로(260))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 메모리(230)에 로드하고, 메모리(230)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 메모리(230)에 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(220)는 메인 프로세서(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(예: 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 보조 프로세서는 메인 프로세서보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서는 메인 프로세서와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 보조 프로세서는, 메인 프로세서가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서를 대신하여, 또는 메인 프로세서가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서와 함께, 전자 장치(200)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 제1 센서 모듈(240), 제2 센서 모듈(245), 또는 통신 회로(260))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(220)는 차량이 시동되면, 제1 센서 모듈(240)을 통해 측정된 제1 조향각과 제2 센서 모듈(245)을 통해 측정된 제2 조향각에 대한 동기화를 수행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 차량이 시동되면, 제1 센서 모듈(240)을 통해 운전자의 스티리어링 휠 조작에 따른 제1 조향각과 제2 센서 모듈(245)을 통해 모터(예: 도 1의 모터(110))의 회전에 따른 제2 조향각을 측정하고, 측정된 제1 조향각에서 토션바(torsion bar)의 비틀림각을 빼고(subtract), 기어비를 고려하여 비틀림각을 뺀 제1 조향각과 제2 조향각을 동기화시킬 수 있다. 구체적으로, 프로세서(220)는 제2 조향각을 기어비로 나눈 후 비틀림각을 뺀 제1 조향각과 서로 매칭(matching)시킴으로써, 동기화를 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 기어비는 랙 타입의 전동식 조향 시스템의 C-Factor와 랙바의 1치당 리드 거리, 및 벨트 풀리비에 기반하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 기어비는 아래의 <수학식 1>에 기반하여 산출될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(220)는 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하를 식별할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 제3 센서 모듈(250)을 통해 컬럼 토크를 측정하고, 측정된 컬럼 토크에 기반하여 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하를 식별할 수 있다. 이 경우, 프로세서(220)는 컬럼 토크 값이 클수록 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하가 큰 것으로 판단할 수 있다. 다른 예를 들어, 프로세서(220)는 제3 센서 모듈(250)을 통해 차량의 요(yaw) 값을 측정하고, 측정된 요 값에 기반하여 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하를 식별할 수 있다. 이 경우, 프로세서(220)는 요 값이 클수록 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하가 큰 것으로 판단할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 프로세서(220)는 제3 센서 모듈(250)을 통해 차량의 횡가속도를 측정하고, 측정된 횡가속도에 기반하여 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하를 식별할 수 있다. 이 경우, 프로세서(220)는 횡가속도 값이 클수록 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하가 큰 것으로 판단할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(220)는 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하에 기반하여 가중치를 결정할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(220)는 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하가 작을수록, 벨트 슬립을 더욱 민감하게 판단하고, 조향 장치에 걸리는 부하가 작을수록, 벨트 슬립 판단을 보다 둔감하게 판단하기 위해, 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하가 클수록 작은 값의 가중치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 컬럼 토크에 기반하여 가중치를 결정하는 경우, 도 3과 같이, 컬럼 토크가 작을수록 작은 값의 가중치를 결정할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(220)는 제1 센서 모듈(240)을 통해 측정된 제1 조향각과 제2 센서 모듈(245)을 통해 측정된 제2 조향각의 차이값에 기반하여 전동식 조향 시스템의 벨트(예: 도 1의 벨트(120))의 상태를 진단할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(220)는 제1 센서 모듈(240)과 제2 센서 모듈(245)을 통해 제1 조향각과 제2 조향각을 각각 측정하고, 제1 조향각에서 토션바의 비틀림각을 빼고, 비틀림각을 뺀 제1 조향각과 제2 조향각의 차이값에 가중치를 적용하여 메모리(230)에 저장하고, 누적하여 저장된 차이값이 임계값 이상인지 여부를 판단함으로써, 벨트의 상태를 진단할 수 있다. 이 경우, 프로세서(220)는 누적하여 저장된 차이값이 기 설정된 임계값 이상인 경우, 벨트 슬립이 발생한 것으로 판단하고, 누적하여 저장된 차이값이 임계값 이하인 경우, 벨트 슬립이 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(220)는 벨트 슬립을 검출한 경우, 차량의 주행 기능의 적어도 일부를 제한(예: fail-safe 동작)할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 차량이 자율 주행을 수행하는 동안 벨트 슬립을 검출한 경우, 차량의 자율 주행을 중단시킬 수 있다. 다른 예를 들어, 프로세서(220)는 차량이 일반 주행을 수행하는 동안 벨트 슬립을 검출한 경우, 전동식 조향 시스템 시스템의 기능을 제한할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(220)는 벨트 슬립이 검출되면, 차량의 운전자가 이를 인지할 수 있도록 통신 회로(260)를 통해 벨트 슬립이 검출됨을 나타내는 정보를 외부 전자 장치(예: 차량 내의 디스플레이 장치 및/또는 스피커)로 출력할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 메모리(230)는, 전자 장치(200)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(220), 제1 센서 모듈(240), 또는 제2 센서 모듈(245))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(230)는, 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 제1 센서 모듈(240)은 운전자의 스티어링 휠 조작에 따른 제1 조향각을 측정하고, 측정된 제1 조향각을 프로세서(220)로 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 센서 모듈(240)은 조향각을 측정하기 위한 조향각 센서를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 제2 센서 모듈(245)은 전동식 조향 시스템의 모터(예: 도 1의 모터(110))의 회전에 따른 제2 조향각을 측정하고, 측정된 제2 조향각을 프로세서(220)로 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 센서 모듈(245)은 홀 센서를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 제3 센서 모듈(250)은 컬럼 토크를 측정하고, 측정된 컬럼 토크를 프로세서(220)로 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 센서 모듈(250)은 토크 센서를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 제3 센서 모듈(250)은, 차량의 요 값을 측정하고, 측정된 요 값을 프로세서(220)로 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 센서 모듈(250)은 요 레이트 센서를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 제3 센서 모듈(250)은 차량의 횡가속도를 측정하고, 측정된 횡가속도를 프로세서(220)로 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 센서 모듈(250)은 횡가속도 센서를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 통신 회로(260)는 전자 장치(200)와 다른 전자 장치 간의 데이터 통신을 위한 통신 채널(예: 유선 통신 채널 및/또는 무선 통신 채널)을 수립할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 회로(260)는 CAN(controller area network) 통신을 지원할 수 있다.
상술한 바와 같이, 전자 장치(200)는 전동식 조향 시스템의 부하를 고려하여 벨트 슬립의 검출 민감도를 조정함으로써, 벨트의 고장 진단 성능을 극대화시킬 수 있다.
도 4는 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치에서 전동식 조향 시스템의 상태를 진단하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 동작 401에서, 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(200))의 프로세서(예: 도 2의 프로세서(220))는 제1 조향각과 제2 조향각에 대한 동기화를 수행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 차량이 시동되면, 제1 센서 모듈(240)을 통해 운전자의 스티어링 휠 조작에 따른 제1 조향각을 측정하고, 제2 센서 모듈(240)을 통해 전동식 조향 시스템의 모터(예: 도 1의 모터(110))의 제2 조향각을 측정하고, 제1 조향각에서 토션바의 비틀림각을 빼고, 기어비를 고려하여 비틀림각을 뺀 제1 조향각과 제2 조향각을 동기화시킬 수 있다.
동작 403에서, 프로세서(220)는 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하에 기반하여 가중치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 제3 센서 모듈(250)을 통해 컬럼 토크, 차량의 요값, 또는 차량의 횡가속도를 측정하고, 컬럼 토크, 차량의 요값, 또는 차량의 횡가속도에 기반하여 전도식 조향 장치에 걸리는 부하를 판단하고, 판단 결과에 기반하여 가중치를 결정할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(220)는 컬럼 토크, 차량의 요값, 또는 차량의 횡가속도가 클수록 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하가 큰 것으로 판단할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 가중치는 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하가 클수록 작은 값을 가질 수 있다.
동작 405에서, 프로세서(220)는 제1 조향각과 제2 조향각의 차이값에 가중치를 적용할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 제1 센서 모듈(240)을 통해 제1 조향각을 측정하고, 제2 센서 모듈(245)을 통해 제2 조향각을 측정한 후, 제1 조향각에서 토션바의 비틀림각을 빼고, 토션바의 비틀림각을 뺀 제1 조향각과 제2 조향각의 차이값을 산출하고, 산출된 차이값에 가중치를 적용(예: 곱(multiply))할 수 있다. 프로세서(220)는 가중치가 적용된 차이값을 메모리(230)에 누적하여 저장할 수 있다.
동작 407에서, 프로세서(220)는 가중치가 적용된 차이값에 기반하여 벨트의 상태를 진단할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 메모리(230)에 누적하여 저장된 차이값이 임계값 이상인지 여부를 판단하고, 판단 결과에 기반하여 벨트의 상태를 진단할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(220)는 메모리(230)에 누적하여 저장된 차이값이 임계값 이상인 경우, 벨트 슬립이 발생한 판단한 것으로 판단하고, 메모리(230)에 누적하여 저장된 차이값이 임계값 미만인 경우, 벨트 슬립이 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(220)는 벨트 슬립이 발생한 경우, 차량의 주행 기능의 적어도 일부를 제한할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 차량이 자율 주행을 수행하는 동안 벨트 슬립을 검출한 경우, 차량의 자율 주행을 중단시킬 수 있다. 다른 예를 들어, 프로세서(220)는 차량이 일반 주행을 수행하는 동안 벨트 슬립을 검출한 경우, 전동식 조향 시스템 시스템의 기능을 제한할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(220)는 벨트 슬립이 검출되면, 차량의 운전자가 이를 인지할 수 있도록 통신 회로(260)를 통해 벨트 슬립이 검출됨을 나타내는 정보를 외부 전자 장치(예: 차량 내의 디스플레이 장치 및/또는 스피커)로 출력할 수 있다.
상술한 바와 같이, 전자 장치(200)는 전동식 조향 시스템의 부하를 고려하여 벨트 슬립의 검출 민감도를 조정함으로써, 벨트의 고장 진단 성능을 극대화시킬 수 있다.
도 5는 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치에서 벨트의 상태를 진단하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하 설명은, 도 4의 동작 407에서, 가중치가 적용된 차이값에 기반하여 벨트의 상태를 진단하는 동작의 상세 동작일 수 있다.
도 5를 참조하면, 동작 501에서, 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(200))의 프로세서(예: 도 2의 프로세서(220))는 가중치가 적용된 차이값을 메모리(230)에 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 가중치가 적용된 차이값은, 메모리(230)에 누적하여 저장될 수 있다.
동작 503에서, 프로세서(220)는 메모리(230)에 누적하여 저장된 차이값이 임계값 이상인지 여부를 결정할 수 있다. 프로세서(220)는 메모리(230)에 누적하여 저장된 차이값이 임계값 이상인 경우, 동작 505를 수행하고, 메모리(230)에 누적하여 저장된 차이값이 임계값 미만인 경우, 동작 507을 수행할 수 있다.
동작 505에서, 프로세서(220)는 메모리(230)에 누적하여 저장된 차이값이 임계값 이상인 경우, 벨트 슬립을 검출할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 누적하여 저장된 차이값이 임계값 이상인 경우, 벨트 슬립이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(220)는 벨트 슬립을 검출한 것에 응답하여, 차량의 주행 기능의 적어도 일부를 제한할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 차량이 자율 주행을 수행하는 동안 벨트 슬립을 검출한 경우, 자율 주행을 중단시킬 수 있다. 다른 예를 들어, 프로세서(220)는 차량이 일반 주행을 수행하는 동안 벨트 슬립을 검출한 경우, 전동식 조향 시스템에 의한 조향 보조 기능을 제한할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(220)는 차량의 벨트 슬립을 검출한 것에 응답하여, 차량의 운전자에게 벨트 슬립이 발생함을 나타내는 정보(또는 알림)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 통신 회로(260)를 통해 벨트 슬립이 발생함을 나타내는 정보를 외부 전자 장치(예: 차량 내부의 디스플레이 또는 스피커 등)로 제공함으로써, 차량의 운전자에게 벨트 슬립이 발생함을 알릴 수 있다.
동작 507에서, 프로세서(220)는 제2 조향각을 제1 조향각으로 동기화시킬 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 누적된 차이값이 임계값 미만인 경우, 제2 조향각을 기어비로 나눈 후, 비틀림각을 뺀 제1 조향각과 매칭시킴으로써, 두 조향각의 싱크(sync)를 맞출 수 있다. 프로세서(220)는 제2 조향각을 제1 조향각으로 동기화시킨 후, 도 4의 동작 403을 재수행할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시 예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
200: 전자 장치
220: 프로세서
230: 메모리
240: 제1 센서 모듈
245: 제2 센서 모듈
250: 제3 센서 모듈
260: 통신 회로

Claims (18)

  1. 전동식 조향 시스템의 조향각을 측정하는 제1 센서 모듈;
    상기 전동식 조향 시스템의 모터의 조향각을 측정하는 제2 센서 모듈;
    메모리; 및
    상기 제1 센서 모듈, 상기 제2 센서 모듈, 및 상기 메모리와 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는,
    차량이 시동되면, 상기 제1 센서 모듈을 통해 측정된 제1 조향각과 상기 제2 센서 모듈을 통해 측정된 제2 조향각에 대한 동기화를 수행하고,
    상기 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하에 기반하여 가중치를 결정하고,
    상기 제1 조향각과 상기 제2 조향각의 차이값에 가중치를 적용하고,
    상기 가중치가 적용된 차이값에 기반하여 상기 전동식 조향 시스템의 벨트의 상태를 진단하는 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서 모듈은,
    조향각 센서를 포함하고,
    상기 제2 센서 모듈은,
    홀 센서를 포함하는 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 동기화를 수행하는 동작의 적어도 일부로서,
    상기 제1 조향각에서 토션바의 비틀림각을 빼고,
    기어비를 고려하여 상기 비틀림각을 –A 제1 조향각과 상기 제2 조향각을 동기화시키는 전자 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전동식 조향 시스템은, 랙 타입의 전동식 조향 시스템을 포함하고,
    상기 기어비는, 상기 랙 타입의 전동식 조향 시스템의 C-Factor, 랙바의 1치당 리드 거리, 및 벨트 풀리비에 기반하여 결정되는 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    컬럼 토크, 차량의 요(yaw), 또는 차량의 횡가속도를 측정하기 위한 제3 센서 모듈을 더 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 가중치를 결정하는 동작의 적어도 일부로서,
    상기 제3 센서 모듈의 센싱값에 기반하여 상기 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하를 식별하고,
    상기 식별된 부하에 기반하여 상기 가중치를 결정하며,
    상기 가중치는, 상기 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하량이 클수록 큰 값을 갖는 전자 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 가중치를 적용하는 동작의 적어도 일부로서,
    상기 제1 조향각에서 토션바의 비틀림각을 빼고,
    상기 비틀림각을 뺀 제1 조향각과 상기 제2 조향각의 차이값을 산출하고,
    상기 차이값에 상기 가중치를 곱함으로써, 상기 가중치를 적용하고,
    상기 가중치가 적용된 차이값을 상기 메모리에 누적하여 저장하는 전자 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 전동식 조향 시스템의 벨트의 상태를 진단하는 동작의 적어도 일부로서,
    상기 메모리에 누적하여 저장된 차이값이 임계값 이상인 경우, 벨트 슬립이 발생한 것으로 판단하고,
    상기 메모리에 누적하여 저장된 차이값이 상기 임계값 미만인 경우, 상기 벨트 슬립이 발생하지 않은 것으로 판단하는 전자 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 벨트 슬립이 발생한 경우, 차량의 주행 기능의 적어도 일부를 제한하고,
    상기 벨트 슬립이 발생하지 않은 경우, 상기 제2 조향각을 상기 제1 조향각으로 동기화하는 전자 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서와 연결된 통신 회로를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 벨트 슬립이 발생한 경우, 상기 통신 회로를 통해 외부 전자 장치로 상기 벨트 슬립이 발생함을 나타내는 정보를 송신함으로써, 차량의 운전자에게 벨트 슬립이 발생함을 알리는 전자 장치.
  10. 차량이 시동되면, 전자 장치의 프로세서가 상기 전자 장치의 제1 센서 모듈을 통해 측정된 제1 조향각과 상기 전자 장치의 제2 센서 모듈을 통해 측정된 제2 조향각에 대한 동기화를 수행하는 단계;
    상기 프로세서가 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하에 기반하여 가중치를 결정하는 단계;
    상기 프로세서가 상기 제1 조향각과 상기 제2 조향각의 차이값에 가중치를 적용하는 단계; 및
    상기 프로세서가 상기 가중치가 적용된 차이값에 기반하여 상기 전동식 조향 시스템의 벨트의 상태를 진단하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 센서 모듈은, 상기 전동식 조향 시스템의 조향각을 측정하고,
    상기 제2 센서 모듈은, 상기 전동식 조향 시스템의 모터의 조향각을 측정하는 전자 장치의 동작 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 센서 모듈은,
    조향각 센서를 포함하고,
    상기 제2 센서 모듈은,
    홀 센서를 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 동기화를 수행하는 단계는,
    상기 프로세서가 상기 제1 조향각에서 토션바의 비틀림각을 빼는 단계; 및
    상기 프로세서가 기어비를 고려하여 상기 비틀림각을 –A 제1 조향각과 상기 제2 조향각을 동기화시키는 단계를 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전동식 조향 시스템은, 랙 타입의 전동식 조향 시스템을 포함하고,
    상기 기어비는, 상기 랙 타입의 전동식 조향 시스템의 C-Factor, 랙바의 1치당 리드 거리, 및 벨트 풀리비에 기반하여 결정되는 전자 장치의 동작 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 가중치를 결정하는 단계는,
    상기 프로세서가 상기 전자 장치의 제3 센서 모듈의 센싱값에 기반하여 상기 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하를 식별하는 단계; 및
    상기 프로세서가 상기 식별된 부하에 기반하여 상기 가중치를 결정하는 단계를 포함하며,
    상기 제3 센서 모듈은, 컬럼 토크, 차량의 요(yaw), 또는 차량의 횡가속도를 측정하고,
    상기 가중치는, 상기 전동식 조향 시스템에 걸리는 부하량이 클수록 큰 값을 갖는 전자 장치의 동작 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 가중치를 적용하는 단계는,
    상기 프로세서가 상기 제1 조향각에서 토션바의 비틀림각을 빼는 단계;
    상기 프로세서가 상기 비틀림각을 뺀 제1 조향각과 상기 제2 조향각의 차이값을 산출하는 단계;
    상기 프로세서가 상기 차이값에 상기 가중치를 곱함으로써, 상기 가중치를 적용하는 단계; 및
    상기 프로세서가 상기 가중치가 적용된 차이값을 상기 전자 장치의 메모리에 누적하여 저장하는 단계를 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전동식 조향 시스템의 벨트의 상태를 진단하는 단계는,
    상기 메모리에 누적하여 저장된 차이값이 임계값 이상인 경우, 상기 프로세서가 벨트 슬립이 발생한 것으로 판단하는 단계; 및
    상기 메모리에 누적하여 저장된 차이값이 상기 임계값 미만인 경우, 상기 프로세서가 상기 벨트 슬립이 발생하지 않은 것으로 판단하는 단계를 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 벨트 슬립이 발생한 경우, 상기 프로세서가 차량의 주행 기능의 적어도 일부를 제한하는 단계; 및
    상기 벨트 슬립이 발생하지 않은 경우, 상기 프로세서가 상기 제2 조향각을 상기 제1 조향각으로 동기화하는 단계를 더 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 벨트 슬립이 발생한 경우, 상기 프로세서가 상기 전자 장치의 통신 회로를 통해 외부 전자 장치로 상기 벨트 슬립이 발생함을 나타내는 정보를 송신함으로써, 차량의 운전자에게 벨트 슬립이 발생함을 알리는 단계를 더 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
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